(57)【要約】  スパークプラグ（１）は、軸線（ＣＬ１）方向に延びる中心電極（５）、絶縁碍子（２）、及び、主体金具（３）を備える。主体金具（３）は、環状突部（２１）を有し、絶縁碍子（２）は、環状突部（２１）に係止される段部（１４）と、段部（１４）の先端から延びる脚長部（１３）とを備える。主体金具（３）の先端位置における、主体金具（３）の内径をＡ（ｍｍ）とし、絶縁碍子（２）の外径をＢ（ｍｍ）とし、軸線（ＣＬ１）に沿って主体金具（３）の先端から４ｍｍ後端における、主体金具（３）の内径をＣ（ｍｍ）とし、絶縁碍子（２）の外径をＤ（ｍｍ）とし、軸線（ＣＬ１）に沿って主体金具（３）の先端から４ｍｍを超えて後端側における、脚長部（１３）の外径をＹ（ｍｍ）としたとき、０．４７２≦Ｂ／Ａ≦０．５７０、０．４７２≦Ｄ／Ｃ≦０．６６０、Ｂ＜Ｙ、及び、Ａ≦８．７を満たす。これにより、優れた耐プレイグニッション性を実現する。
2011118087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられた絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部から延びる接地電極とを備えたスパークプラグであって、
前記主体金具は、自身の内周部分に前記軸線側に向けて突出する環状突部を有し、
前記絶縁体は、
前記環状突部に対して直接又は間接的に係止される段部と、
前記段部の先端から先端側に向けて延びる脚長部とを備え、
前記主体金具の先端位置における、前記主体金具の内径をＡ（ｍｍ）とし、前記絶縁体の外径をＢ（ｍｍ）とし、
前記軸線に沿って前記主体金具の先端から４ｍｍ後端側の位置における、前記主体金具の内径をＣ（ｍｍ）とし、前記絶縁体の外径をＤ（ｍｍ）とし、
前記軸線に沿って前記主体金具の先端から４ｍｍを超えて後端側の位置における、前記脚長部の外径をＹ（ｍｍ）としたとき、次の式（１）〜（４）を満たすことを特徴とするスパークプラグ。
０．４７２≦Ｂ／Ａ≦０．５７０…（１）
０．４７２≦Ｄ／Ｃ≦０．６６０…（２）
Ｂ＜Ｙ…（３）
Ａ≦８．７…（４）
【請求項２】
Ｂ／Ａ≦０．５４０
を満たすことを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項３】
前記軸線に沿った前記主体金具の先端から前記中心電極の先端までの距離をＥ（ｍｍ）としたとき、
２．０≦Ｅ≦５．０
を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
【請求項４】
前記軸線を含む断面において、
前記脚長部のうち前記環状突部に対向する部位の外形線は、前記軸線に沿って延び、
前記軸線と直交する方向に沿った前記脚長部と前記環状突部との間の最短距離をＦ（ｍｍ）としたとき、
Ｆ≦０．５
を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項５】
前記主体金具は、
燃焼装置の取付孔に螺合するためのねじ部と、
前記ねじ部の後端側に設けられ、前記ねじ部のねじ径よりも大径に形成された座部とを備え、
前記軸線に沿った前記主体金具の先端から前記座部までの距離が１７．５ｍｍ以上とされることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項６】
前記軸線に沿った前記絶縁体の先端に対する前記中心電極の先端の突出長が１．８ｍｍ以下とされることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項７】
前記中心電極は、自身の後端側に径方向外側に膨出し、前記絶縁体の内周面に係止される鍔部を有し、
前記鍔部の先端よりも前記軸線方向先端側において、前記中心電極の外径と前記絶縁体の内径との径差が０．０６ｍｍ以上とされることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関等に使用されるスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
スパークプラグは、内燃機関（エンジン）等の燃焼装置に取付けられ、燃焼室内の混合気への着火のために用いられるものである。一般的にスパークプラグは、軸孔を有する絶縁体と、当該軸孔に挿通される中心電極と、絶縁体の外周に設けられる主体金具と、主体金具の先端部に設けられ、中心電極との間で火花放電間隙を形成する接地電極とを備える。また、一般に主体金具と絶縁体とは、主体金具の内周面において軸線側に向けて突出する環状突部と、絶縁体の外周面に設けられる段部とが、直接又は間接的に係止された状態で固定される（例えば、特許文献１等参照）。【０００３】
ところで、絶縁体の先端温度が所定温度（例えば、１１００℃）以上に過熱されてしまうと、過熱された絶縁体の先端が着火源となってしまうおそれがある。すなわち、スパークプラグの点火前であるにも関わらず、混合気へと着火してしまう現象（いわゆる、プレイグニッション）が生じてしまうおそれがある。【０００４】
そこで、耐プレイグニッション性の向上を図るべく、中心電極の外径と絶縁体の内径との径差をより小さくすることで、絶縁体先端部の熱を中心電極に対してスムーズに伝導可能とし、ひいては絶縁体先端部の過熱、及び、これに起因するプレイグニッションの発生を防止する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１２３９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記手法を採用した場合には、中心電極の熱膨張に伴って、絶縁体が押し割られてしまうおそれがある。絶縁体が割れてしまうと、中心電極及び主体金具間において電流のリークが生じてしまい、正常な火花放電ができなくなってしまうおそれがある。【０００７】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、中心電極と絶縁体との径差を変更することなく、優れた耐プレイグニッション性を実現することができるスパークプラグを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。【０００９】
構成１．本構成のスパークプラグは、軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられた絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部から延びる接地電極とを備えたスパークプラグであって、
前記主体金具は、自身の内周部分に前記軸線側に向けて突出する環状突部を有し、
前記絶縁体は、
前記環状突部に対して直接又は間接的に係止される段部と、
前記段部の先端から先端側に向けて延びる脚長部とを備え、
前記主体金具の先端位置における、前記主体金具の内径をＡ（ｍｍ）とし、前記絶縁体の外径をＢ（ｍｍ）とし、
前記軸線に沿って前記主体金具の先端から４ｍｍ後端側の位置における、前記主体金具の内径をＣ（ｍｍ）とし、前記絶縁体の外径をＤ（ｍｍ）とし、
前記軸線に沿って前記主体金具の先端から４ｍｍを超えて後端側の位置における、前記脚長部の外径をＹ（ｍｍ）としたとき、次の式（１）〜（４）を満たすことを特徴とする。【００１０】
０．４７２≦Ｂ／Ａ≦０．５７０…（１）
０．４７２≦Ｄ／Ｃ≦０．６６０…（２）
Ｂ＜Ｙ…（３）
Ａ≦８．７…（４）
尚、主体金具の先端面と内周面との間がテーパ状や湾曲面状に形成されている場合、「主体金具の内径Ａ」とあるのは、主体金具の内周面を軸線方向先端側に延長した仮想面と、主体金具の先端面を軸線側に延長した仮想面とが交わってなる円の内径をいう。【００１１】
上記構成１によれば、主体金具の先端位置における主体金具の内径Ａ、及び、絶縁体の外径Ｂ（ｍｍ）について、Ｂ／Ａ≦０．５７０を満たすとともに、軸線ＣＬ１に沿って主体金具の先端から４ｍｍ後端側の位置における、主体金具の内径Ｃ、及び、絶縁体の外径Ｄ（ｍｍ）について、Ｄ／Ｃ≦０．６６０を満たすように構成されている。すなわち、絶縁体先端部の熱は、自身の段部等から環状突部等を介して主体金具側へと引かれるところ、上記構成１によれば、特に加熱されやすい絶縁体先端部（絶縁体のうち、その先端と当該先端より４ｍｍ後端側の位置との間の部位）の受熱量を、主体金具の内径の大きさ（つまり、主体金具による絶縁体の熱を引く性能）に応じた分に抑制することができる。【００１２】
また、絶縁体先端部の熱が脚長部を介して主体金具側へと伝導されることを鑑みて、上記構成１によれば、軸線に沿って主体金具の先端から４ｍｍを超えて後端側の位置における脚長部の外径Ｙについて、Ｂ＜Ｙを満たすように構成されている。すなわち、脚長部のうち絶縁体先端部の熱を引く経路に相当する部分が十分に大きな断面積を有するように構成されている。従って、絶縁体先端部の熱を主体金具側へと効果的に伝導することができる。【００１３】
さらに、主体金具の先端における内径Ａについては、Ａ≦８．７を満たすように比較的小径とされている一方で、Ｂ／Ａ≦０．５７０を満たすことで主体金具と絶縁体との間に形成される空間の開口がある程度の大きさを有するように構成されている。このため、燃焼サイクルにおいては、前記空間（いわゆる、ガスボリューム）に対して高温の燃焼ガスと低温の新気とが交互に侵入するところ、燃焼ガス及び新気によって絶縁体がバランスよく加熱・冷却されることとなる。その結果、絶縁体の過熱をより確実に防止することができる。【００１４】
以上のように、上記構成１によれば、Ａ≦８．７等を満たすことで絶縁体先端部の過熱を防止しつつ、Ｂ／Ａ≦０．５７０及びＤ／Ｃ≦０．６６０を満たすことで絶縁体先端部の受熱量を主体金具の熱引き性能に応じた分に抑制することができ、さらに、Ｂ＜Ｙを満たすことで絶縁体先端部の熱を主体金具側へと効果的に引くことができる。その結果、耐プレイグニッション性を飛躍的に向上させることができる。【００１５】
また、上記構成１によれば、中心電極と絶縁体との間の径差を変更することなく、主体金具と絶縁体との径差等を変更することで、耐プレイグニッション性を向上させることができる。従って、中心電極の熱膨張による絶縁体の押し割れといった事態をより確実に防止できる。【００１６】
尚、絶縁体において十分な耐電圧性能を実現するためには、絶縁体の肉厚をある程度確保する必要がある。従って、０．４７２≦Ｂ／Ａ、及び、０．４７２≦Ｄ／Ｃを満たすように絶縁体を構成することが望ましい。【００１７】
構成２．本構成のスパークプラグは、上記構成１において、Ｂ／Ａ≦０．５４０
を満たすことを特徴とする。【００１８】
上記構成２によれば、絶縁体先端部における受熱量をより一層抑制することができ、耐プレイグニッション性の更なる向上を図ることができる。【００１９】
構成３．本構成のスパークプラグは、上記構成１又は２において、前記軸線に沿った前記主体金具の先端から前記中心電極の先端までの距離をＥ（ｍｍ）としたとき、
２．０≦Ｅ≦５．０
を満たすことを特徴とする。【００２０】
着火性の向上を図るという面では、発火位置がより燃焼室の中心に近づくように中心電極の先端部を軸線方向先端側へと突き出して配置することが効果的である。ところが、中心電極の先端部を突き出して配置すれば、主体金具と同様に絶縁体の熱を引く機能を有する中心電極がより加熱されてしまい、ひいては絶縁体先端部の熱が引かれにくくなってしまう。さらに、中心電極の突き出しに伴い絶縁体も軸線方向先端側へと突き出して配置され得るため、絶縁体先端部が一層加熱されることとなってしまう。すなわち、中心電極の先端部を軸線方向先端側へと突き出して配置した場合には、耐プレイグニッション性の低下を招いてしまうおそれがある。【００２１】
この点、上記構成３によれば、軸線に沿った主体金具の先端から中心電極の先端までの距離Ｅ（ｍｍ）について、２．０≦Ｅとされている。従って、着火性の向上を期待できる一方で、耐プレイグニッション性の低下が懸念されるが、上記構成１等を採用することで、耐プレイグニッション性をより効果的に向上させることができる。換言すれば、上記構成１等による作用効果は、中心電極が突き出して配置され、耐プレイグニッション性の低下がより懸念される場合において、特に効果的に奏されるのである。【００２２】
尚、中心電極を過度に突き出して配置してしまうと、中心電極の耐久性が低下してしまう。また、中心電極が極端に加熱されてしまうため、中心電極を介した絶縁体の熱引きが悪化してしまい、上記構成１等を採用することで耐プレイグニッション性の向上を図ることができるものの、その効果がやや小さくなってしまうおそれがある。従って、中心電極における耐久性低下を防止しつつ、上記構成１等による作用効果をより顕著に発揮させるためには、Ｅ≦５．０を満たすように中心電極等を構成することが好ましい。【００２３】
構成４．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記軸線を含む断面において、
前記脚長部のうち前記環状突部に対向する部位の外形線は、前記軸線に沿って延び、
前記軸線と直交する方向に沿った前記脚長部と前記環状突部との間の最短距離をＦ（ｍｍ）としたとき、
Ｆ≦０．５
を満たすことを特徴とする。【００２４】
上記構成４によれば、脚長部の基端部と環状突部とが十分に接近するとともに、脚長部の基端部のうち、環状突部に対して接近する部位の表面積を増大させることができる。このため、脚長部から主体金具へとよりスムーズに熱が伝導されることとなり、その結果、耐プレイグニッション性の一層の向上を図ることができる。【００２５】
ところで、例えば、脚長部のうち環状突部に対向する部位を軸線方向先端側に向けて先細るテーパ状とした場合において、脚長部の基端部のうち環状突部に接近する部位の表面積を増大させようとすると、絶縁体のうち段部と脚長部との境界部分又はその近傍部分が主体金具に対して接触してしまうことがある。当該境界部分等が主体金具に接触してしまうと、境界部分を起点とした割れが絶縁体に生じてしまうおそれがある。【００２６】
この点、上記構成４によれば、脚長部のうち環状突部に対向する部位が軸線に沿って延びる形状とされているため、脚長部の基端部のうち環状突部に接近する部位の表面積を増大させつつ、主体金具に対する前記境界部分等の接触をより確実に防止することができる。すなわち、上記構成４を採用することで、絶縁体の損傷を防止しつつ、耐プレイグニッション性の更なる向上を図ることができる。【００２７】
構成５．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記主体金具は、
燃焼装置の取付孔に螺合するためのねじ部と、
前記ねじ部の後端側に設けられ、前記ねじ部のねじ径よりも大径に形成された座部とを備え、
前記軸線に沿った前記主体金具の先端から前記座部までの距離が１７．５ｍｍ以上とされることを特徴とする。【００２８】
上記構成５によれば、軸線に沿った主体金具の先端から座部までの距離（いわゆる、ねじリーチ）が１７．５ｍｍ以上とされており、燃焼装置に対する主体金具の接触面積を十分に確保することができる。従って、主体金具の熱を燃焼装置側へとよりスムーズに伝えることができ、ひいては絶縁体の熱をより効果的に引くことができる。その結果、耐プレイグニッション性を一層向上させることができる。【００２９】
構成６．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至５のいずれかにおいて、前記軸線に沿った前記絶縁体の先端に対する前記中心電極の先端の突出長が１．８ｍｍ以下とされることを特徴とする。【００３０】
上記構成６によれば、突出長が１．８ｍｍ以下とされているため、中心電極の受熱量を低減させることができ、絶縁体における熱引き性能の低下を効果的に抑制することができる。その結果、耐プレイグニッション性をより一層向上させることができる。【００３１】
構成７．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至６のいずれかにおいて、前記中心電極は、自身の後端側に径方向外側に膨出し、前記絶縁体の内周面に係止される鍔部を有し、
前記鍔部の先端よりも前記軸線方向先端側において、前記中心電極の外径と前記絶縁体の内径との径差が０．０６ｍｍ以上とされることを特徴とする。【００３２】
上記構成７によれば、中心電極の外径と絶縁体の内径との径差が０．０６ｍｍ以上と十分に大きく確保されている。従って、中心電極が熱膨張した場合であっても、中心電極と絶縁体との隙間を十分に維持することができる。その結果、中心電極の熱膨張に伴う絶縁体の破損をより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】スパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。
【図２】スパークプラグの先端部の構成を示す部分拡大断面図である。
【図３】絶縁碍子の別例を説明するための部分拡大断面図である。
【図４】中心電極等の別例を説明するための部分拡大断面図である。
【図５】中心電極の外径と絶縁碍子の内径との径差等を示す部分拡大断面図である。
【図６】Ｂ／Ａを種々変更したサンプルにおける、プレイグニッション試験の結果を示すグラフである。
【図７】Ｂ／Ａを種々変更したサンプルにおける、プレイグニッション試験の結果を示すグラフである。
【図８】Ｄ／Ｃを種々変更したサンプルにおける、プレイグニッション試験の結果を示すグラフである。
【図９】Ｄ／Ｃを種々変更したサンプルにおける、プレイグニッション試験の結果を示すグラフである。
【図１０】主体金具の先端の内径Ａを種々変更したサンプルにおける、プレイグニッション試験の結果を示すグラフである。
【図１１】ストレート部を備えるサンプルの構成を示す部分拡大断面図である。
【図１２】耐電圧試験で用いた試験装置を説明するための断面模式図である。
【図１３】距離Ｅを種々変更したサンプルにおける、従来品サンプルに対する進角向上値を示すグラフである。
【図１４】最短距離Ｆを種々変更したサンプルにおける、進角変動値を示すグラフである。
【図１５】突出長ＰＬを種々変更したサンプルにおける、絶縁碍子先端部の温度を示すグラフである。
【図１６】径差ＤＳを種々変更したサンプルにおける、絶縁碍子に発生した応力を示すグラフである。
【図１７】（ａ），（ｂ）は、別の実施形態におけるスパークプラグの構成を示す一部破断拡大正面図である。
【図１８】（ａ），（ｂ）は、別の実施形態におけるスパークプラグの構成を示す一部破断拡大正面図である。
【図１９】（ａ），（ｂ）は、別の実施形態におけるスパークプラグの構成を示す一部破断拡大正面図である。
【図２０】（ａ），（ｂ）は、別の実施形態における主体金具等の構成を示す一部破断拡大正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、スパークプラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、スパークプラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。
【００３５】
スパークプラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。
【００３６】
絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。また、中胴部１２と脚長部１３との連接部には段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。
【００３７】
さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。当該中心電極５は、銅又は銅合金からなる内層５Ａと、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするＮｉ合金からなる外層５Ｂとにより構成されている。また、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端面が平坦に形成されるとともに、絶縁碍子２の先端から突出している。
【００３８】
加えて、中心電極５は、自身の先端部に、貴金属合金（例えば、白金合金やイリジウム合金等）からなる貴金属チップ３１を備えている。さらに、中心電極５の先端部は、自身の後端側部位と比較して若干小径に形成されており、軸孔４の先端側と中心電極５との間には、環状の空間であるサーモポケット部３０が形成されている。当該サーモポケット部３０により、中心電極５から主体金具３までの絶縁碍子２の表面に沿った距離や、中心電極５と絶縁碍子２の先端との間の距離を比較的大きくすることができる。このため、いわゆる横飛火等、絶縁碍子２の表面を這った異常な火花放電をより確実に防止できるようになっている。尚、前記サーモポケット部３０を設けない中心電極５の構成としてもよい。また、貴金属チップ３１を設けることなく、中心電極５を構成することとしてもよい。
【００３９】
加えて、図２に示すように、中心電極５は、自身の後端側において径方向外側に膨出形成された鍔部５Ｆと、当該鍔部５Ｆの先端から軸線ＣＬ１に沿って延びる略同一外径の本体部５Ｍとを備えている。本実施形態において、本体部５Ｍの最後端部の外径ＤＣは比較的小径（例えば、２．６ｍｍ以下）とされている。
【００４０】
図１に戻り、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で、端子電極６が挿入、固定されている。
【００４１】
さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。
【００４２】
加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ１を内燃機関や燃料電池改質器等の燃焼装置に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側の外周面には、前記ねじ部１５より大径の座部１６が形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。スパークプラグ１を前記燃焼装置に取付けた際には、ガスケット１８を介して前記座部１６が燃焼装置に対して圧接されるようになっている。加えて、主体金具３の後端側には、スパークプラグ１を燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が設けられている。
【００４３】
尚、本実施形態では、スパークプラグ１を燃焼装置に取付けた際に、当該燃焼装置とスパークプラグ１との接触面積を十分に確保すべく、軸線ＣＬ１方向に沿った、主体金具３の先端から座部１６までの距離ＭＬが１７．５ｍｍ以上とされている。
【００４４】
また、主体金具３の内周面には、軸線ＣＬ１側に向けて突出し、軸線ＣＬ１を中心として環状をなす環状突部２１が形成されている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の環状突部２１に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって固定されている。尚、絶縁碍子２の段部１４と主体金具３の環状突部２１との間には、円環状の板パッキン２２が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。
【００４５】
さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間にはタルク（滑石）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及びタルク２５を介して絶縁碍子２を保持している。
【００４６】
また、主体金具３の先端部２６には、自身の略中間が曲げ返されて、その側面が中心電極５の先端部と対向する接地電極２７が接合されている。中心電極５に接合された貴金属チップ３１、及び、接地電極２７の先端部の間には火花放電間隙３３が形成されており、当該火花放電間隙３３において軸線ＣＬ１にほぼ沿った方向で気中にて火花放電が行われるようになっている。
【００４７】
加えて、図２に示すように、軸線ＣＬ１方向に沿った主体金具３の先端位置における、主体金具３の内径をＡ（ｍｍ）としたとき、８．０≦Ａ≦８．７とされている。
【００４８】
さらに、軸線ＣＬ１方向に沿った主体金具３の先端位置における絶縁碍子２（脚長部１３）の外径は、主体金具３の内径に対応して設定されており、本実施形態では、主体金具３の先端位置における絶縁碍子２の外径をＢ（ｍｍ）としたとき、０．４７２≦Ｂ／Ａ≦０．５７０（より好ましくは、０．４７２≦Ｂ／Ａ≦０．５４０）を満たすように構成されている。
【００４９】
さらに、主体金具３のうち前記環状突部２１よりも先端側に位置する先端側孔部２８は、略同一の内径とされている一方で、前記脚長部１３は、軸線ＣＬ１方向後端側に向けて徐々に拡径するテーパ状をなしている。但し、本実施形態では、主体金具３の先端から軸線ＣＬ１に沿って所定位置後端側において、主体金具３の内径に対する脚長部１３の外径の割合が過度に大きくならないように脚長部１３が形成されている。すなわち、軸線ＣＬ１に沿って主体金具３の先端から４ｍｍ後端側の位置における、主体金具３の内径をＣ（ｍｍ）とし、絶縁碍子２（脚長部１３）の外径をＤ（ｍｍ）としたとき、０．４７２≦Ｄ／Ｃ≦０．６６０を満たすように脚長部１３が形成されている。また、軸線ＣＬ１に沿って主体金具３の先端から４ｍｍを超えて後端側の位置においては、当該位置における脚長部１３の外径をＹ（ｍｍ）としたとき、Ｂ＜Ｙとされている。尚、主体金具３の内径Ｃは、８．０ｍｍ以上８．７ｍｍ以下とされている。
【００５０】
さらに、本実施形態においては、耐汚損性の向上を図るべく、軸線ＣＬ１方向に沿った脚長部１３の長さＫＬが比較的大きく（例えば、１５ｍｍ以上と）されている。
【００５１】
加えて、中心電極５の先端部は、主体金具３の先端から軸線ＣＬ１方向先端側へと突き出して配置されており、軸線ＣＬ１に沿った主体金具３の先端から中心電極５（貴金属チップ３１）の先端までの距離をＥ（ｍｍ）としたとき、２．０≦Ｅ≦５．０を満たすものとされている。
【００５２】
また、前記脚長部１３の後端部には、略同一の外径を有する円柱状の等径部１３Ａが形成されており、当該等径部１３Ａの外周面が、環状突部２１の内周面のうち軸線ＣＬ１に沿って延びる面に対して対向している。すなわち、軸線ＣＬ１を含む断面において、脚長部１３（等径部１３Ａ）のうち環状突部２１に対向する部位の外形線が、軸線ＣＬ１に沿って延びるものとされている。
【００５３】
さらに、前記等径部１３Ａは、環状突部２１に対して比較的接近するようにして構成されており、軸線ＣＬ１と直交する方向に沿った等径部１３Ａと環状突部２１との間の最短距離をＦ（ｍｍ）としたとき、Ｆ≦０．５とされている。
【００５４】
併せて、前記軸線ＣＬ１に沿った、絶縁碍子２の先端に対する中心電極５（貴金属チップ３１）の先端の突出長ＰＬが１．８ｍｍ以下とされている。
【００５５】
尚、図３に示すように、等径部１３Ａを設けることなく、脚長部５３を構成し、脚長部５３の基端部をテーパ状に形成することとしてもよい。
【００５６】
また、図４に示すように、中心電極５の本体部５Ｍの外周面と絶縁碍子２の内周面との間に、環状の隙間を設けることとしてもよい。この場合には、図５に示すように、中心電極５（本体部５Ｍ）の外径と絶縁碍子２の内径との径差ＤＳを０．０６ｍｍ以上（ＤＳ／２を０．０３ｍｍ以上）とすることが好ましい。
【００５７】
以上詳述したように、本実施形態によれば、主体金具３の先端位置における主体金具３の内径Ａ、及び、絶縁碍子２の外径Ｂ（ｍｍ）について、Ｂ／Ａ≦０．５７０を満たすとともに、軸線ＣＬ１に沿って主体金具３の先端から４ｍｍ後端側の位置における、主体金具３の内径Ｃ、及び、絶縁碍子２の外径Ｄ（ｍｍ）について、Ｄ／Ｃ≦０．６６０を満たすように構成されている。このため、特に加熱されやすい絶縁碍子２の先端部の受熱量を、主体金具３の内径の大きさ（つまり、主体金具３による絶縁碍子２の熱を引く性能）に応じた分に抑制することができる。
【００５８】
また、軸線ＣＬ１に沿って主体金具３の先端から４ｍｍを超えて後端側の位置における脚長部１３の外径Ｙについて、Ｂ＜Ｙを満たすように構成されている。すなわち、脚長部１３のうち絶縁碍子２の先端部の熱を引く経路に相当する部分が十分に大きな断面積を有するように構成されている。従って、絶縁碍子２の先端部の熱を主体金具３側へと効果的に伝導することができる。
【００５９】
さらに、主体金具３の先端における内径Ａについては、Ａ≦８．７を満たすように比較的小径とされている一方で、Ｂ／Ａ≦０．５７０を満たすことで主体金具３と絶縁碍子２（脚長部１３）との間に形成される空間の開口がある程度の大きさを有するように構成されている。このため、燃焼サイクルにおいては、前記空間（いわゆる、ガスボリューム）に対して高温の燃焼ガスと低温の新気とが交互に侵入するところ、燃焼ガス及び新気によって絶縁碍子２がバランスよく加熱・冷却されることとなる。その結果、絶縁碍子２の過熱をより確実に防止することができる。
【００６０】
以上のように、本実施形態によれば、Ａ≦８．７等を満たすことで絶縁碍子２の先端部の過熱を防止しつつ、Ｂ／Ａ≦０．５７０及びＤ／Ｃ≦０．６６０を満たすことで絶縁碍子２の先端部の受熱量を主体金具３の熱引き性能に応じた分に抑制することができ、さらに、Ｂ＜Ｙを満たすことで絶縁碍子２の先端部の熱を主体金具３側へと効果的に引くことができる。その結果、耐プレイグニッション性を飛躍的に向上させることができる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、中心電極５と絶縁碍子２との間の径差を変更することなく、主体金具３と絶縁碍子２との径差等を変更することで、耐プレイグニッション性を向上させることができる。従って、中心電極５の熱膨張による絶縁碍子２の押し割れといった事態をより確実に防止できる。
【００６２】
さらに、０．４７２≦Ｂ／Ａ、及び、０．４７２≦Ｄ／Ｃを満たすように絶縁碍子２が構成されているため、絶縁碍子２において十分な耐電圧性能を確保することができる。
【００６３】
加えて、軸線ＣＬ１に沿った主体金具３の先端から中心電極５の先端までの距離Ｅ（ｍｍ）について、２．０≦Ｅ≦５．０とされている。そのため、着火性の向上が図られるとともに、上述した耐プレイグニッション性の向上効果が顕著に発揮されることとなる。
【００６４】
併せて、脚長部１３と環状突部２１との間の最短距離Ｆが０．５ｍｍ以下とされているため、絶縁碍子２（脚長部１３）から主体金具３へとより効率よく熱を伝導することができる。その結果、耐プレイグニッション性をより一層向上させることができる。
【００６５】
また、脚長部１３の基端部には等径部１３Ａが設けられており、脚長部１３のうち環状突部２１に対して接近する部位の表面積を増大させることができる。このため、脚長部１３から主体金具３へとよりスムーズに熱を伝導することができる。さらに、等径部１３Ａを設けることで、絶縁碍子２のうち段部１４と脚長部１３との境界部分又はその近傍部分が主体金具３に対して接触してしまうことを防止しつつ、前記最短距離Ｆをより小さなものとすることが可能となり、耐プレイグニッション性の更なる向上を図ることができる。
【００６６】
加えて、突出長ＰＬが１．８ｍｍ以下とされているため、中心電極５の受熱量を低減させることができ、絶縁碍子２における熱引き性能の低下を効果的に抑制することができる。その結果、耐プレイグニッション性をより一層向上させることができる。
【００６７】
また、中心電極５（本体部５Ｍ）の外径と絶縁碍子２の内径との径差ＤＳを０．０６ｍｍ以上と十分に大きく確保する場合には、中心電極５が熱膨張した場合であっても、中心電極５と絶縁碍子２との隙間を十分に維持することができる。そのため、中心電極５の熱膨張に伴う絶縁碍子２の破損をより確実に防止することができる。
【００６８】
尚、前記サーモポケット部３０を設けることで、異常放電の抑制を図ることができるものの、絶縁碍子２の先端部と中心電極５とが離間してしまうため、中心電極５を介した絶縁碍子２の熱引きが悪化してしまうことが懸念される。この点、本実施形態によれば、絶縁碍子２の先端部の受熱量が、主体金具３による絶縁碍子２の熱を引く性能に応じた分に抑制されており、中心電極５を介した熱引きが悪化してしまったとしても、絶縁碍子２の先端部における過熱をより確実に防止することができる。すなわち、絶縁碍子２及び主体金具３について、Ｂ／Ａ≦０．５７０やＤ／Ｃ≦０．６６０等を満たすことは、サーモポケット部３０を備えるプラグにおいて特に有効である。
【００６９】
次に、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、軸線に沿った脚長部の長さＫＬを１１ｍｍ又は１５ｍｍとするとともに、中心電極先端部の外径ＤＣを２．１ｍｍ又は２．６ｍｍとした上で、主体金具の先端位置における、主体金具の内径Ａ（ｍｍ）に対する絶縁碍子の外径Ｂ（ｍｍ）の割合（Ｂ／Ａ）を種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて、ＪＩＳ  Ｄ１６０６に基づくプレイグニッション試験を行った。プレイグニッション試験の概要は次の通りである。すなわち、各サンプルを排気量１．６Ｌ、４気筒ＤＯＨＣエンジンに取付けた上で、点火時期を正規の点火時期から所定角度ずつ進角させた状態で、各点火時期ごとに２分間運転を継続させた。そして、サンプルに印加される電流の波形に基づいて、プレイグニッションが発生した点火時期（プレイグニッション発生進角）を特定した。尚、プレイグニッション発生進角が大きいほど、プレイグニッションが発生しにくい、すなわち耐プレイグニッション性に優れることを意味する。
【００７０】
図６に、脚長部の長さＫＬを１１ｍｍ、中心電極先端部の外径ＤＣを２．６ｍｍとしたサンプルにおけるプレイグニッション試験の試験結果を示す。また、図７に、脚長部の長さＫＬを１５ｍｍとし、前記外径ＤＣを２．６ｍｍとしたサンプルの試験結果を三角で示し、脚長部の長さＫＬを１５ｍｍとし、前記外径ＤＣを２．１ｍｍとしたサンプルの試験結果を四角で示す。尚、脚長部が長かったり、中心電極先端部の外径が小さかったりするほど、絶縁碍子先端部の熱を引きにくくなるため、耐プレイグニッション性の面で不利になりやすい。また、各サンプルともに主体金具の内径Ａを８．４ｍｍとし、絶縁碍子の外径Ｂを変更することで、Ｂ／Ａの値を変更した。さらに、軸線に沿って主体金具の先端から４ｍｍ後端側の位置における、主体金具の内径Ｃ（ｍｍ）に対する絶縁碍子の外径Ｄ（ｍｍ）の割合（Ｄ／Ｃ）を６６％以下とした。加えて、以下の試験においては、各サンプルともに、中心電極と軸孔の先端部との間にサーモポケット部を設けた。また、外径ＤＣを２．６ｍｍとしたサンプルにおいては、中心電極のうちサーモポケット部に対応する部位の外径を２．５ｍｍとし、外径ＤＣを２．１ｍｍとしたサンプルにおいては、中心電極のうちサーモポケット部に対応する部位の外径を２．０ｍｍとした。
【００７１】
さらに、前記Ｄ／Ｃを種々変更したサンプルを作製し、各サンプルについて上述のプレイグニッション試験を行った。図８に、脚長部の長さＫＬを１１ｍｍ、中心電極先端部の外径ＤＣを２．６ｍｍとしたサンプルにおける試験結果を示す。また、図９に、脚長部の長さＫＬを１５ｍｍとし、中心電極先端部の外径ＤＣを２．６ｍｍとしたサンプルの試験結果を三角で示し、脚長部の長さＫＬを１５ｍｍとし、中心電極先端部の外径ＤＣを２．１ｍｍとしたサンプルの試験結果を四角で示す。尚、当該試験においては、各サンプルともに、主体金具の内径Ａを８．４ｍｍとし、Ｂ／Ａを５３．３％とした。
【００７２】
併せて、Ｂ／Ａを５７．０％、Ｄ／Ｃを６６．０％、又は、Ｂ／Ａを５３．３％、Ｄ／Ｃを６３．８％としつつ、主体金具の先端部の内径Ａを種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて上述のプレイグニッション試験を行った。図１０に、Ｂ／Ａを５７．０％、Ｄ／Ｃを６６．０％としたサンプルの試験結果を丸印で示し、Ｂ／Ａを５３．３％、Ｄ／Ｃを６３．８％としたサンプルの試験結果を三角で示す。尚、各サンプルともに脚長部の長さＫＬを１５ｍｍとし、中心電極先端部の外形ＤＣを２．６ｍｍとした。
【００７３】
図６〜１０に示すように、Ｂ／Ａを５７．０％以下、Ｄ／Ｃを６６．０％以下としつつ、主体金具の先端部の内径Ａを８．７ｍｍ以下としたサンプルは、プレイグニッション発生進角が比較的大きなものとなり、優れた耐プレイグニッション性を有することが分かった。これは、内径Ａを８．７ｍｍ以下等としたことで、主体金具と脚長部との間の空間に侵入する燃焼ガスと新気とにより絶縁碍子がバランスよく加熱・冷却され、絶縁碍子先端部の過熱が抑制されたこと、及び、Ｂ／Ａを５７．０％以下、Ｄ／Ｃを６６．０％以下としたことで、絶縁碍子先端部における受熱量が主体金具による熱引き性能に応じた分に抑制されたことに起因すると考えられる。
【００７４】
また、図６及び図７に示すように、Ｂ／Ａを５４．０％以下とすることで、より一層優れた耐プレイグニッション性を実現できることが確認された。
【００７５】
次いで、図１１に示すように、絶縁碍子の先端部に、先端から後端側に向けて延びる一定外径のストレート部を設けるとともに、当該ストレート部の軸線方向に沿った長さ（ストレート長）ＳＬを種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて上述のプレイグニッション試験を行った。ここで、絶縁碍子の先端部にストレート部を設けなかった（テーパ状に形成した）サンプルにおけるプレイグニッション試験の試験結果を基準として、当該基準と同等以上の試験結果が得られたサンプルは「○」の評価を下すこととした。一方で、前記基準よりも耐プレイグニッション性に劣っていたサンプルは「×」の評価を下すこととした。表１に、当該試験の試験結果を示す。尚、各サンプルともに、軸線に沿った主体金具の先端に対する絶縁碍子の先端の突き出し量を１．５ｍｍとし、主体金具の先端部の内径Ａを８．４ｍｍとした。さらに、絶縁碍子のうちストレート部より後端側の部位を後端側に向けて徐々に拡径するテーパ状とした。また、基準となるサンプルにおいては、Ｂ／Ａを５３．３％、Ｄ／Ｃを６３．８％とし、他のサンプルについては、Ｂ／Ａ≦５７．０％、及び、Ｄ／Ｃ≦６６．０％を満たすように構成した。
【００７６】
【表１】
2011118087.tif 000003
【００７７】
表１に示すように、ストレート長ＳＬを５．５ｍｍ超としたサンプル、換言すれば、ストレート部の長さを主体金具の先端から後端側に向けて４ｍｍ超としたサンプルは、Ｂ／ＡやＤ／Ｃを上記所定の数値範囲としたことによる効果が十分に得られないことが明らかとなった。これは、脚長部の基端側部位のボリュームが減少したため、脚長部を介して絶縁碍子の先端部の熱を主体金具側へと伝導することが難しくなってしまったためであると考えられる。
【００７８】
これに対して、ストレート長ＳＬを５．５ｍｍ以下としたサンプル、換言すれば、絶縁碍子のうち主体金具の先端から後端側に向けて４ｍｍを超えた部位が、主体金具の先端位置における絶縁碍子の外径Ｂ（ｍｍ）よりも拡径されたサンプルは、Ｂ／ＡやＤ／Ｃ等を上記所定の数値範囲としたことによる効果が十分に発揮されることが分かった。
【００７９】
以上の試験結果を総合的に勘案して、主体金具の先端位置における、主体金具の内径をＡ（ｍｍ）とし、絶縁碍子の外径をＢ（ｍｍ）とし、軸線に沿って主体金具の先端から４ｍｍ後端側の位置における、主体金具の内径をＣ（ｍｍ）とし、絶縁碍子の外径をＤ（ｍｍ）とし、軸線に沿って主体金具の先端から４ｍｍを超えて後端側の位置における、絶縁碍子（脚長部）の外径をＹ（ｍｍ）としたとき、Ｂ／Ａ≦０．５７０（５７．０％）、Ｄ／Ｃ≦０．６６０（６６．０％）、Ｂ＜Ｙ、及び、Ａ≦８．７を満たすことで、非常に優れた耐プレイグニッション性を実現できるといえる。
【００８０】
また、耐プレイグニッション性のより一層の向上を図るという観点からは、Ｂ／Ａ≦０．５４０を満たすように構成することがより好ましいといえる。
【００８１】
次に、脚長部の長さＫＬを１１ｍｍ又は１５ｍｍとした上で、Ｂ／Ａの値を種々変更した絶縁碍子のサンプルを作製し、各サンプルについて耐電圧試験を行った。耐電圧試験の概要は次の通りである。すなわち、図１２に示すように、所定のケースＣＡに絶縁油ＩＯを満たすとともに、アースに接続されたリングＲＧを前記絶縁油ＩＯ中に配置した。そして、高電圧印加用の電極棒ＥＳをサンプルの軸孔に挿通した上で、サンプルのうち主体金具の先端に対応する部位の外周とリングＲＧの内周とが対向するようにしてサンプルを配置した。その上で、前記電極棒ＥＳに対して２０ｋＶの高電圧を印加し、サンプルに放電による貫通が発生するか否かを確認した。ここで、貫通が発生しなかったサンプルは、耐電圧性能に優れるとして「○」の評価を下し、一方で、貫通が発生したサンプルは、耐電圧性能に劣るとして「×」の評価を下すこととした。表２に、脚長部の長さＫＬを１１ｍｍとしたサンプルの試験結果を示し、表３に、脚長部の長さＫＬを１５ｍｍとしたサンプルの試験結果を示す。尚、各サンプルともに、先端部の外径ＤＣを２．６ｍｍとした中心電極をほぼ隙間なく挿設可能な軸孔を有するとともに、内径Ａを８．４ｍｍとした主体金具に対して挿通可能な外形形状とした。
【００８２】
【表２】
2011118087.tif 000004
【００８３】
【表３】
2011118087.tif 000005
【００８４】
表２及び表３に示すように、脚長部の長さに関わらず、Ｂ／Ａを４７．２％以上としたサンプルは、貫通が発生することなく、優れた耐電圧性能を有することが明らかとなった。これは、Ｂ／Ａを４７．２％以上としたことで、絶縁体の肉厚を十分に確保できたことによると考えられる。
【００８５】
以上の試験結果より、耐電圧性能の向上を図るべく、０．４７２≦Ｂ／Ａを満たすように構成することが好ましいといえる。また、上記試験結果より、主体金具の内径Ｃ、及び、絶縁碍子の外径Ｄについても、０．４７２≦Ｄ／Ｃを満たすことが好ましいといえる。
【００８６】
次に、Ｂ／Ａを５７．０％、５３．３％、又は、５１．３％とした上で、軸線に沿った主体金具の先端から中心電極の先端までの距離Ｅを種々変更したスパークプラグのサンプル（発明品サンプル）と、Ｂ／Ａを６０．７％とした上で、前記距離Ｅを種々変更したスパークプラグのサンプル（従来品サンプル）とについて、上述のプレイグニッション試験を行った。そして、発明品サンプルにおけるプレイグニッション発生進角から従来品サンプルにおけるプレイグニッション発生進角を減算した値（進角向上値）を、各距離Ｅごとに算出した。図１３に、当該試験の試験結果を示す。尚、図１３においては、Ｂ／Ａを５７．０％としたサンプルにおける進角向上値を丸印で示し、Ｂ／Ａを５３．３％としたサンプルにおける進角向上値を三角で示し、Ｂ／Ａを５１．３％としたサンプルにおける進角向上値を四角で示す。また、各サンプルともに、主体金具の先端の内径Ａを８．４ｍｍとし、絶縁碍子の先端に対する中心電極の先端の突き出し量を１．５ｍｍとした。加えて、少なくとも発明品サンプルについては、Ｄ／Ｃ≦０．６６０を満たすものとした。
【００８７】
図１３に示すように、各発明品サンプルともに、従来品サンプルに比べて優れた耐プレイグニッション性を有していたものの、距離Ｅを２．０ｍｍ未満としたり、５．０ｍｍ超としたサンプルは、Ｂ／Ａを５７．０％以下としたこと等による耐プレイグニッション性の向上効果が比較的小さいことが分かった。これは、距離Ｅを２．０ｍｍ未満とした場合には、絶縁碍子の先端部がさほど加熱されないことから、従来品サンプルであってもある程度の耐プレイグニッション性を有していたこと、また、距離Ｅが５．０ｍｍよりも大きい場合には、中心電極が極端に加熱されたため、中心電極による絶縁碍子の熱引きが悪化してしまったことによると考えられる。
【００８８】
これに対して、距離Ｅを２．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下としたサンプルは、Ｂ／Ａ≦０．５７０やＤ／Ｃ≦０．６６０等を満たすことによる耐プレイグニッション性の向上効果がより顕著に発揮されることが明らかとなった。
【００８９】
以上の試験結果より、２．０ｍｍ≦Ｅ≦５．０ｍｍを満たすスパークプラグにおいて、Ｂ／Ａ≦０．５７０やＤ／Ｃ≦０．６６０等を満たすことが、耐プレイグニッション性の向上を図るという面で特に効果的であるといえる。
【００９０】
次いで、脚長部の基端部に等径部を設け、脚長部のうち前記環状突部に対向する部位の外形線を軸線に沿って延びるように構成したスパークプラグのサンプル（ストレート状サンプル）と、脚長部の基端部に等径部を設けることなく、後端側に向けて拡径するテーパ状に構成したスパークプラグのサンプル（テーパ状サンプル）とについて、軸線と直交する方向に沿った脚長部と環状突部との間の最短距離Ｆ（ｍｍ）を種々変更したものを作製し、各サンプルについて上述のプレイグニッション試験を行った。そして、各サンプルにおけるプレイグニッション発生進角から、最短距離Ｆを０．４５ｍｍとしたテーパ状サンプルにおけるプレイグニッション発生進角を減算した値（進角変動値）を、各サンプルごとに算出した。図１４に、当該試験の試験結果を示す。尚、図１４においては、ストレート状サンプルの試験結果を丸印で示し、テーパ状サンプルの試験結果を三角で示す。また、各サンプルともに、主体金具の先端の内径Ａを８．４ｍｍとし、中心電極の先端部の外径ＤＣを２．６ｍｍとした。さらに、Ｂ／Ａを５３．３％とし、Ｄ／Ｃを６３．８％とした。
【００９１】
図１４に示すように、最短距離Ｆを小さくするにつれて、耐プレイグニッション性のより一層の向上が図られ、特に最短距離Ｆを０．５ｍｍ以下とすることで、耐プレイグニッション性の向上効果が顕著に発揮されることが明らかとなった。
【００９２】
また、テーパ状サンプルに比べて、ストレート状サンプルは、一層優れた耐プレイグニッション性を実現可能であることが確認された。これは、脚長部の基端部表面において、環状突部に接近する部分が増加したため、絶縁碍子の熱が主体金具側へとよりスムーズに伝導されたためであると考えられる。
【００９３】
以上の試験結果より、耐プレイグニッション性のより一層の向上を図るべく、脚長部の基端部に等径部を設けるとともに、前記最短距離Ｆを０．５ｍｍ以下とすることが好ましいといえる。
【００９４】
次に、軸線に沿った主体金具の先端から火花放電間隙の中心までの距離（発火位置距離）を３ｍｍ、又は、５ｍｍとした上で、軸線に沿った絶縁碍子の先端に対する中心電極の先端の突出長ＰＬを種々変更したスパークプラグのサンプルを作製した。そして、突出長ＰＬを１．０ｍｍとしたときに中心電極の先端が９００℃となる条件でサンプルの先端部を加熱した際における、絶縁碍子の先端部の温度をＦＥＭ（有限要素法）により解析した。図１５に、突出長ＰＬと絶縁碍子の先端部の温度との関係を表すグラフを示す。尚、図１５においては、発火位置距離を３ｍｍとしたサンプルの結果を丸印で示し、発火位置距離を５ｍｍとしたサンプルの結果を三角で示す。また、各サンプルともに、ねじ部のねじ径をＭ１４とした。
【００９５】
図１５に示すように、突出長ＰＬを１．８ｍｍよりも大きくしたサンプルは、絶縁碍子の先端部の温度が急激に増大してしまい、耐プレイグニッション性に比較的劣ることが確認された。
【００９６】
これに対して、突出長ＰＬを１．８ｍｍ以下としたサンプルは、絶縁碍子の温度上昇が抑制され、耐プレイグニッション性に優れることが明らかとなった。これは、突出長ＰＬを１．８ｍｍ以下としたことで、中心電極の受熱量が低減され、ひいては絶縁碍子における熱引き性能の低下が抑制されたことに起因すると考えられる。
【００９７】
上記試験の結果より、耐プレイグニッション性の更なる向上を図るという観点から、突出長ＰＬを１．８ｍｍ以下とすることが好ましいといえる。
【００９８】
次いで、Ｂ／Ａを０．４７２、又は、０．５７０とした上で、中心電極（本体部）の外径と絶縁碍子の内径との径差ＤＳを種々変更したスパークプラグのサンプルを作製した。そして、中心電極の先端が１０００℃となる条件で（すなわち、中心電極が著しく過熱される条件で）各サンプルの先端部を加熱した際における、絶縁碍子に発生する応力をＦＥＭにより解析した。図１６に、径差ＤＳと絶縁碍子に発生する応力との関係を表すグラフを示す。尚、図１６においては、Ｂ／Ａを０．４７２としたサンプルの結果を丸印で示し、Ｂ／Ａを０．５７０としたサンプルの結果を四角で示す。また、各サンプルともに、ねじ部のねじ径をＭ１４とし、絶縁碍子の外周形状を同一とした。
【００９９】
図１６に示すように、径差ＤＳを０．０６ｍｍ以上としたサンプルは、中心電極を極めて高温に加熱した場合であっても、絶縁碍子に応力が発生しない、つまり、中心電極と絶縁碍子とが接触しないことが明らかとなった。
【０１００】
上記試験の結果より、中心電極の熱膨張に伴う絶縁碍子の破損をより確実に防止するためには、径差ＤＳを０．０６ｍｍ以上とすることが好ましいといえる。
【０１０１】
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
【０１０２】
（ａ）上記実施形態では、貴金属チップ３１と接地電極２７の先端部との間に火花放電間隙３３が形成されているが、図１７（ａ）に示すように、貴金属チップ３１を設けることなく、中心電極５の先端部と接地電極２７との間に火花放電間隙３３を形成することとしてもよい。また、図１７（ｂ）に示すように、中心電極５に貴金属チップ３１を設けるとともに、接地電極２７に貴金属チップ３２を設け、両貴金属チップ３１，３２間に火花放電間隙３３を形成することとしてもよい。
【０１０３】
さらに、図１８（ａ）に示すように、接地電極２７の最先端部に貴金属チップ３２を設けることとしてもよい。この場合には、接地電極２７による火炎の成長阻害が抑制され、火炎伝播性の向上を図ることができる。また、図１８（ｂ）に示すように、貴金属チップ３２と接地電極２７との間の線膨張係数を有する台座３５を介して、貴金属チップ３２を接地電極２７に対して接合することとしてもよい。台座３５を設けた場合には、当該台座３５により接地電極２７と貴金属チップ３２との間の熱膨張の差を吸収することができるため、貴金属チップ３２の接合強度を向上させることができる。加えて、接地電極２７の先端部を、自身の先端側に向けて幅の狭くなる形状としてもよい。この場合には、火炎伝播性の向上を図ることができる。
【０１０４】
また、図１９（ａ）に示すように、中心電極５（貴金属チップ３１）及び絶縁碍子２を軸線ＣＬ１方向先端側へとより突き出して配置するとともに、接地電極２７の先端面及び側面の双方から突出するようにして貴金属チップ４２を設け、当該貴金属チップ４２と中心電極５（貴金属チップ３１）との間で軸線ＣＬ１と直交する方向にほぼ沿って火花放電が行われるように構成することしてもよい。また、図１９（ｂ）に示すように、中心電極５（貴金属チップ３１）や絶縁碍子２を軸線ＣＬ１方向先端側へとより突き出して配置するとともに、接地電極２７の先端面及び側面の双方から突出するようにして設けられた貴金属チップ４２と中心電極５（貴金属チップ３１）との間で軸線ＣＬ１にほぼ沿って火花放電が行われるように構成することとしてもよい。本発明によれば耐プレイグニッション性の向上を図ることができるため、このように中心電極５や絶縁碍子２を軸線ＣＬ１方向先端側へとより突き出すことができ、また、中心電極５を突き出すことで着火性の向上を図ることができる。さらに、図１９（ｂ）に示すように、接地電極２７の側面同士の間に面取り部６３を設けることとしてもよい。面取り部６３を設けた場合には、接地電極２７を回りこんだ形で火花放電間隙３３に対して混合気が流入しやすくなり、着火性の更なる向上を図ることができる。
【０１０５】
尚、中心電極５を軸線ＣＬ１方向先端側へと突き出した際には、接地電極２７を軸線ＣＬ１方向先端側へとより突き出す必要が生じ得る。ところが、接地電極２７を突き出して配置した際には、接地電極２７がより加熱されることとなり、ひいては接地電極２７に接合された貴金属チップ４２における耐消耗性が低下してしまうおそれがある。そこで、接地電極２７を軸線ＣＬ１方向先端側へと突き出して配置した際には、接地電極２７の内部に熱伝導性に優れる金属材料からなる内層を設けることとしてもよい。この場合には、内層を介して貴金属チップ４２の熱を主体金具３側へと効率よく伝導させることができ、貴金属チップ４２における耐消耗性の低下を効果的に抑制することができる。
【０１０６】
（ｂ）上記実施形態では特に言及していないが、図２０（ａ）に示すように、主体金具３の先端面と内周面との間にテーパ部６１を設けることとしてもよい。また、図２０（ｂ）に示すように、テーパ部６１に代えて、主体金具３の先端面と内周面との間に軸線ＣＬ１側に向けて凸な湾曲面部６２を設けることとしてもよい。この場合には、主体金具３の外径Ａが８．７ｍｍ以下と比較的小径とされ、主体金具３の先端と中心電極５との間における絶縁碍子２の表面を沿った異常放電（いわゆる横飛火）の発生がより懸念される構成であっても、異常放電の発生をより確実に防止することができる。尚、テーパ部６１や湾曲面部６２を設けた場合において、「主体金具３の内径Ａ」とあるのは、主体金具３の内周面を軸線ＣＬ１方向先端側に延長した仮想面Ｖ１と、主体金具３の先端面を軸線ＣＬ１側に延長した仮想面Ｖ２とが交わってなる円の内径をいう。
【０１０７】
（ｃ）上記実施形態では、主体金具３の先端部２６に、接地電極２７が接合される場合について具体化しているが、主体金具の一部（又は、主体金具に予め溶接してある先端金具の一部）を削り出すようにして接地電極を形成する場合についても適用可能である（例えば、特開２００６−２３６９０６号公報等）。
【０１０８】
（ｄ）上記実施形態では、工具係合部１９は断面六角形状とされているが、工具係合部１９の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１…スパークプラグ
２…絶縁碍子（絶縁体）
３…主体金具
５…中心電極
５Ｆ…鍔部
１３…脚長部
１４…段部
１５…ねじ部
１６…座部
２１…環状突部
２７…接地電極
ＣＬ１…軸線
【図１】
2011118087.tif 000006
【図２】
2011118087.tif 000007
【図３】
2011118087.tif 000008
【図４】
2011118087.tif 000009
【図５】
2011118087.tif 000010
【図６】
2011118087.tif 000011
【図７】
2011118087.tif 000012
【図８】
2011118087.tif 000013
【図９】
2011118087.tif 000014
【図１０】
2011118087.tif 000015
【図１１】
2011118087.tif 000016
【図１２】
2011118087.tif 000017
【図１３】
2011118087.tif 000018
【図１４】
2011118087.tif 000019
【図１５】
2011118087.tif 000020
【図１６】
2011118087.tif 000021
【図１７】
2011118087.tif 000022
【図１８】
2011118087.tif 000023
【図１９】
2011118087.tif 000024
【図２０】
2011118087.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成23年7月22日(2011.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられた絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部から延びる接地電極とを備えたスパークプラグであって、
前記主体金具は、自身の内周部分に前記軸線側に向けて突出する環状突部を有し、
前記絶縁体は、
前記環状突部に対して直接又は間接的に係止される段部と、
前記段部の先端から先端側に向けて延びる脚長部とを備え、
前記主体金具の先端位置における、前記主体金具の内径をＡ（ｍｍ）とし、前記絶縁体の外径をＢ（ｍｍ）とし、
前記軸線に沿って前記主体金具の先端から４ｍｍ後端側の位置における、前記主体金具の内径をＣ（ｍｍ）とし、前記絶縁体の外径をＤ（ｍｍ）とし、
前記軸線に沿って前記主体金具の先端から４ｍｍを超えて後端側の位置における、前記脚長部の外径をＹ（ｍｍ）としたとき、次の式（１）〜（４）を満たすことを特徴とするスパークプラグ。
０．４７２≦Ｂ／Ａ≦０．５４０…（１）
０．４７２≦Ｄ／Ｃ≦０．６６０…（２）
Ｂ＜Ｙ…（３）
Ａ≦８．７…（４）
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記軸線に沿った前記主体金具の先端から前記中心電極の先端までの距離をＥ（ｍｍ）としたとき、
２．０≦Ｅ≦５．０
を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
【請求項４】
前記軸線を含む断面において、
前記脚長部のうち前記環状突部に対向する部位の外形線は、前記軸線に沿って延び、
前記軸線と直交する方向に沿った前記脚長部と前記環状突部との間の最短距離をＦ（ｍｍ）としたとき、
Ｆ≦０．５
を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項５】
前記主体金具は、
燃焼装置の取付孔に螺合するためのねじ部と、
前記ねじ部の後端側に設けられ、前記ねじ部のねじ径よりも大径に形成された座部とを備え、
前記軸線に沿った前記主体金具の先端から前記座部までの距離が１７．５ｍｍ以上とされることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項６】
前記軸線に沿った前記絶縁体の先端に対する前記中心電極の先端の突出長が１．８ｍｍ以下とされることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項７】
前記中心電極は、自身の後端側に径方向外側に膨出し、前記絶縁体の内周面に係止される鍔部を有し、
前記鍔部の先端よりも前記軸線方向先端側において、前記中心電極の外径と前記絶縁体の内径との径差が０．０６ｍｍ以上とされることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【手続補正書】
【提出日】平成25年1月22日(2013.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられた絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部から延びる接地電極とを備えたスパークプラグであって、
前記主体金具は、自身の内周部分に前記軸線側に向けて突出する環状突部を有し、
前記絶縁体は、
前記環状突部に対して直接又は間接的に係止される段部と、
前記段部の先端から先端側に向けて延びる脚長部とを備え、
前記主体金具の先端位置における、前記主体金具の内径をＡ（ｍｍ）とし、前記絶縁体の外径をＢ（ｍｍ）とし、
前記軸線に沿って前記主体金具の先端から４ｍｍ後端側の位置における、前記主体金具の内径をＣ（ｍｍ）とし、前記絶縁体の外径をＤ（ｍｍ）とし、
前記軸線に沿って前記主体金具の先端から４ｍｍを超えて後端側の位置における、前記脚長部の外径をＹ（ｍｍ）としたとき、次の式（１）〜（４）を満たし、かつ、
前記中心電極は、その外径が２．１ｍｍ以上であり、
前記中心電極は、自身の後端側に径方向外側に膨出し、前記絶縁体の内周面に係止される鍔部を有し、
前記鍔部の先端よりも前記軸線方向先端側において、前記中心電極の外径と前記絶縁体の内径との径差が０．０６ｍｍ以上とされることを特徴とするスパークプラグ。
０．４７２≦Ｂ／Ａ≦０．５４０…（１）
０．４７２≦Ｄ／Ｃ≦０．６６０…（２）
Ｂ＜Ｙ…（３）
Ａ≦８．７…（４）
【請求項２】
前記軸線に沿った前記主体金具の先端から前記中心電極の先端までの距離をＥ（ｍｍ）としたとき、
２．０≦Ｅ≦５．０
を満たすことを特徴とする請求項１に記載のスパークプラグ。
【請求項３】
前記軸線を含む断面において、
前記脚長部のうち前記環状突部に対向する部位の外形線は、前記軸線に沿って延び、
前記軸線と直交する方向に沿った前記脚長部と前記環状突部との間の最短距離をＦ（ｍｍ）としたとき、
Ｆ≦０．５
を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のスパークプラグ。
【請求項４】
前記主体金具は、
燃焼装置の取付孔に螺合するためのねじ部と、
前記ねじ部の後端側に設けられ、前記ねじ部のねじ径よりも大径に形成された座部とを備え、
前記軸線に沿った前記主体金具の先端から前記座部までの距離が１７．５ｍｍ以上とされることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【請求項５】
前記軸線に沿った前記絶縁体の先端に対する前記中心電極の先端の突出長が１．８ｍｍ以下とされることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスパークプラグ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関等に使用されるスパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
スパークプラグは、内燃機関（エンジン）等の燃焼装置に取付けられ、燃焼室内の混合気への着火のために用いられるものである。一般的にスパークプラグは、軸孔を有する絶縁体と、当該軸孔に挿通される中心電極と、絶縁体の外周に設けられる主体金具と、主体金具の先端部に設けられ、中心電極との間で火花放電間隙を形成する接地電極とを備える。また、一般に主体金具と絶縁体とは、主体金具の内周面において軸線側に向けて突出する環状突部と、絶縁体の外周面に設けられる段部とが、直接又は間接的に係止された状態で固定される（例えば、特許文献１等参照）。
【０００３】
ところで、絶縁体の先端温度が所定温度（例えば、１１００℃）以上に過熱されてしまうと、過熱された絶縁体の先端が着火源となってしまうおそれがある。すなわち、スパークプラグの点火前であるにも関わらず、混合気へと着火してしまう現象（いわゆる、プレイグニッション）が生じてしまうおそれがある。
【０００４】
そこで、耐プレイグニッション性の向上を図るべく、中心電極の外径と絶縁体の内径との径差をより小さくすることで、絶縁体先端部の熱を中心電極に対してスムーズに伝導可能とし、ひいては絶縁体先端部の過熱、及び、これに起因するプレイグニッションの発生を防止する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１２３９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記手法を採用した場合には、中心電極の熱膨張に伴って、絶縁体が押し割られてしまうおそれがある。絶縁体が割れてしまうと、中心電極及び主体金具間において電流のリークが生じてしまい、正常な火花放電ができなくなってしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、中心電極と絶縁体との径差を変更することなく、優れた耐プレイグニッション性を実現することができるスパークプラグを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。
【０００９】
構成１．本構成のスパークプラグは、  軸線方向に延びる棒状の中心電極と、
前記中心電極の外周に設けられた絶縁体と、
前記絶縁体の外周に設けられた筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端部から延びる接地電極とを備えたスパークプラグであって、
前記主体金具は、自身の内周部分に前記軸線側に向けて突出する環状突部を有し、
前記絶縁体は、
前記環状突部に対して直接又は間接的に係止される段部と、
前記段部の先端から先端側に向けて延びる脚長部とを備え、
前記主体金具の先端位置における、前記主体金具の内径をＡ（ｍｍ）とし、前記絶縁体の外径をＢ（ｍｍ）とし、
前記軸線に沿って前記主体金具の先端から４ｍｍ後端側の位置における、前記主体金具の内径をＣ（ｍｍ）とし、前記絶縁体の外径をＤ（ｍｍ）とし、
前記軸線に沿って前記主体金具の先端から４ｍｍを超えて後端側の位置における、前記脚長部の外径をＹ（ｍｍ）としたとき、次の式（１）〜（４）を満たし、かつ、
前記中心電極は、その外径が２．１ｍｍ以上であり、
前記中心電極は、自身の後端側に径方向外側に膨出し、前記絶縁体の内周面に係止される鍔部を有し、
前記鍔部の先端よりも前記軸線方向先端側において、前記中心電極の外径と前記絶縁体の内径との径差が０．０６ｍｍ以上とされることを特徴とするスパークプラグ。
【００１０】
０．４７２≦Ｂ／Ａ≦０．５４０…（１）
０．４７２≦Ｄ／Ｃ≦０．６６０…（２）
Ｂ＜Ｙ…（３）
Ａ≦８．７…（４）
尚、主体金具の先端面と内周面との間がテーパ状や湾曲面状に形成されている場合、「主体金具の内径Ａ」とあるのは、主体金具の内周面を軸線方向先端側に延長した仮想面と、主体金具の先端面を軸線側に延長した仮想面とが交わってなる円の内径をいう。
【００１１】
上記構成１によれば、主体金具の先端位置における主体金具の内径Ａ、及び、絶縁体の外径Ｂ（ｍｍ）について、Ｂ／Ａ≦０．５４０を満たすとともに、軸線ＣＬ１に沿って主体金具の先端から４ｍｍ後端側の位置における、主体金具の内径Ｃ、及び、絶縁体の外径Ｄ（ｍｍ）について、Ｄ／Ｃ≦０．６６０を満たすように構成されている。すなわち、絶縁体先端部の熱は、自身の段部等から環状突部等を介して主体金具側へと引かれるところ、上記構成１によれば、特に加熱されやすい絶縁体先端部（絶縁体のうち、その先端と当該先端より４ｍｍ後端側の位置との間の部位）の受熱量を、主体金具の内径の大きさ（つまり、主体金具による絶縁体の熱を引く性能）に応じた分に抑制することができる。
【００１２】
また、絶縁体先端部の熱が脚長部を介して主体金具側へと伝導されることを鑑みて、上記構成１によれば、軸線に沿って主体金具の先端から４ｍｍを超えて後端側の位置における脚長部の外径Ｙについて、Ｂ＜Ｙを満たすように構成されている。すなわち、脚長部のうち絶縁体先端部の熱を引く経路に相当する部分が十分に大きな断面積を有するように構成されている。従って、絶縁体先端部の熱を主体金具側へと効果的に伝導することができる。
【００１３】
さらに、主体金具の先端における内径Ａについては、Ａ≦８．７を満たすように比較的小径とされている一方で、Ｂ／Ａ≦０．５４０を満たすことで主体金具と絶縁体との間に形成される空間の開口がある程度の大きさを有するように構成されている。このため、燃焼サイクルにおいては、前記空間（いわゆる、ガスボリューム）に対して高温の燃焼ガスと低温の新気とが交互に侵入するところ、燃焼ガス及び新気によって絶縁体がバランスよく加熱・冷却されることとなる。その結果、絶縁体の過熱をより確実に防止することができる。
【００１４】
以上のように、上記構成１によれば、Ａ≦８．７等を満たすことで絶縁体先端部の過熱を防止しつつ、Ｂ／Ａ≦０．５４０及びＤ／Ｃ≦０．６６０を満たすことで絶縁体先端部の受熱量を主体金具の熱引き性能に応じた分に抑制することができ、さらに、Ｂ＜Ｙを満たすことで絶縁体先端部の熱を主体金具側へと効果的に引くことができる。その結果、耐プレイグニッション性を飛躍的に向上させることができる。
【００１５】
また、上記構成１によれば、中心電極と絶縁体との間の径差を変更することなく、主体金具と絶縁体との径差等を変更することで、耐プレイグニッション性を向上させることができる。従って、中心電極の熱膨張による絶縁体の押し割れといった事態をより確実に防止できる。
【００１６】
尚、絶縁体において十分な耐電圧性能を実現するためには、絶縁体の肉厚をある程度確保する必要がある。従って、０．４７２≦Ｂ／Ａ、及び、０．４７２≦Ｄ／Ｃを満たすように絶縁体を構成することが望ましい。
【００１７】
また、上記構成１によれば、中心電極の外径と絶縁体の内径との径差が０．０６ｍｍ以上と十分に大きく確保されている。従って、中心電極が熱膨張した場合であっても、中心電極と絶縁体との隙間を十分に維持することができる。その結果、中心電極の熱膨張に伴う絶縁体の破損をより確実に防止することができる。
【００１８】
構成２．本構成のスパークプラグは、上記構成１において、前記軸線に沿った前記主体金具の先端から前記中心電極の先端までの距離をＥ（ｍｍ）としたとき、
２．０≦Ｅ≦５．０
を満たすことを特徴とする。
【００１９】
着火性の向上を図るという面では、発火位置がより燃焼室の中心に近づくように中心電極の先端部を軸線方向先端側へと突き出して配置することが効果的である。ところが、中心電極の先端部を突き出して配置すれば、主体金具と同様に絶縁体の熱を引く機能を有する中心電極がより加熱されてしまい、ひいては絶縁体先端部の熱が引かれにくくなってしまう。さらに、中心電極の突き出しに伴い絶縁体も軸線方向先端側へと突き出して配置され得るため、絶縁体先端部が一層加熱されることとなってしまう。すなわち、中心電極の先端部を軸線方向先端側へと突き出して配置した場合には、耐プレイグニッション性の低下を招いてしまうおそれがある。
【００２０】
この点、上記構成２によれば、軸線に沿った主体金具の先端から中心電極の先端までの距離Ｅ（ｍｍ）について、２．０≦Ｅとされている。従って、着火性の向上を期待できる一方で、耐プレイグニッション性の低下が懸念されるが、上記構成１を採用することで、耐プレイグニッション性をより効果的に向上させることができる。換言すれば、上記構成１による作用効果は、中心電極が突き出して配置され、耐プレイグニッション性の低下がより懸念される場合において、特に効果的に奏されるのである。
【００２１】
尚、中心電極を過度に突き出して配置してしまうと、中心電極の耐久性が低下してしまう。また、中心電極が極端に加熱されてしまうため、中心電極を介した絶縁体の熱引きが悪化してしまい、上記構成１を採用することで耐プレイグニッション性の向上を図ることができるものの、その効果がやや小さくなってしまうおそれがある。従って、中心電極における耐久性低下を防止しつつ、上記構成１等による作用効果をより顕著に発揮させるためには、Ｅ≦５．０を満たすように中心電極等を構成することが好ましい。
【００２２】
構成３．本構成のスパークプラグは、上記構成１又は２において、前記軸線を含む断面において、
前記脚長部のうち前記環状突部に対向する部位の外形線は、前記軸線に沿って延び、
前記軸線と直交する方向に沿った前記脚長部と前記環状突部との間の最短距離をＦ（ｍｍ）としたとき、
Ｆ≦０．５
を満たすことを特徴とする。
【００２３】
上記構成３によれば、脚長部の基端部と環状突部とが十分に接近するとともに、脚長部の基端部のうち、環状突部に対して接近する部位の表面積を増大させることができる。このため、脚長部から主体金具へとよりスムーズに熱が伝導されることとなり、その結果、耐プレイグニッション性の一層の向上を図ることができる。
【００２４】
ところで、例えば、脚長部のうち環状突部に対向する部位を軸線方向先端側に向けて先細るテーパ状とした場合において、脚長部の基端部のうち環状突部に接近する部位の表面積を増大させようとすると、絶縁体のうち段部と脚長部との境界部分又はその近傍部分が主体金具に対して接触してしまうことがある。当該境界部分等が主体金具に接触してしまうと、境界部分を起点とした割れが絶縁体に生じてしまうおそれがある。
【００２５】
この点、上記構成３によれば、脚長部のうち環状突部に対向する部位が軸線に沿って延びる形状とされているため、脚長部の基端部のうち環状突部に接近する部位の表面積を増大させつつ、主体金具に対する前記境界部分等の接触をより確実に防止することができる。すなわち、上記構成３を採用することで、絶縁体の損傷を防止しつつ、耐プレイグニッション性の更なる向上を図ることができる。
【００２６】
構成４．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記主体金具は、
燃焼装置の取付孔に螺合するためのねじ部と、
前記ねじ部の後端側に設けられ、前記ねじ部のねじ径よりも大径に形成された座部とを備え、
前記軸線に沿った前記主体金具の先端から前記座部までの距離が１７．５ｍｍ以上とされることを特徴とする。
【００２７】
上記構成４によれば、軸線に沿った主体金具の先端から座部までの距離（いわゆる、ねじリーチ）が１７．５ｍｍ以上とされており、燃焼装置に対する主体金具の接触面積を十分に確保することができる。従って、主体金具の熱を燃焼装置側へとよりスムーズに伝えることができ、ひいては絶縁体の熱をより効果的に引くことができる。その結果、耐プレイグニッション性を一層向上させることができる。
【００２８】
構成５．本構成のスパークプラグは、上記構成１乃至４のいずれかにおいて、前記軸線に沿った前記絶縁体の先端に対する前記中心電極の先端の突出長が１．８ｍｍ以下とされることを特徴とする。
【００２９】
上記構成５によれば、突出長が１．８ｍｍ以下とされているため、中心電極の受熱量を低減させることができ、絶縁体における熱引き性能の低下を効果的に抑制することができる。その結果、耐プレイグニッション性をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】スパークプラグの構成を示す一部破断正面図である。
【図２】スパークプラグの先端部の構成を示す部分拡大断面図である。
【図３】絶縁碍子の別例を説明するための部分拡大断面図である。
【図４】中心電極等の別例を説明するための部分拡大断面図である。
【図５】中心電極の外径と絶縁碍子の内径との径差等を示す部分拡大断面図である。
【図６】Ｂ／Ａを種々変更したサンプルにおける、プレイグニッション試験の結果を示すグラフである。
【図７】Ｂ／Ａを種々変更したサンプルにおける、プレイグニッション試験の結果を示すグラフである。
【図８】Ｄ／Ｃを種々変更したサンプルにおける、プレイグニッション試験の結果を示すグラフである。
【図９】Ｄ／Ｃを種々変更したサンプルにおける、プレイグニッション試験の結果を示すグラフである。
【図１０】主体金具の先端の内径Ａを種々変更したサンプルにおける、プレイグニッション試験の結果を示すグラフである。
【図１１】ストレート部を備えるサンプルの構成を示す部分拡大断面図である。
【図１２】耐電圧試験で用いた試験装置を説明するための断面模式図である。
【図１３】距離Ｅを種々変更したサンプルにおける、従来品サンプルに対する進角向上値を示すグラフである。
【図１４】最短距離Ｆを種々変更したサンプルにおける、進角変動値を示すグラフである。
【図１５】突出長ＰＬを種々変更したサンプルにおける、絶縁碍子先端部の温度を示すグラフである。
【図１６】径差ＤＳを種々変更したサンプルにおける、絶縁碍子に発生した応力を示すグラフである。
【図１７】（ａ），（ｂ）は、別の実施形態におけるスパークプラグの構成を示す一部破断拡大正面図である。
【図１８】（ａ），（ｂ）は、別の実施形態におけるスパークプラグの構成を示す一部破断拡大正面図である。
【図１９】（ａ），（ｂ）は、別の実施形態におけるスパークプラグの構成を示す一部破断拡大正面図である。
【図２０】（ａ），（ｂ）は、別の実施形態における主体金具等の構成を示す一部破断拡大正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、スパークプラグ１を示す一部破断正面図である。尚、図１では、スパークプラグ１の軸線ＣＬ１方向を図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１の先端側、上側を後端側として説明する。
【００３２】
スパークプラグ１は、筒状をなす絶縁体としての絶縁碍子２、これを保持する筒状の主体金具３などから構成されるものである。
【００３３】
絶縁碍子２は、周知のようにアルミナ等を焼成して形成されており、その外形部において、後端側に形成された後端側胴部１０と、当該後端側胴部１０よりも先端側において径方向外向きに突出形成された大径部１１と、当該大径部１１よりも先端側においてこれよりも細径に形成された中胴部１２と、当該中胴部１２よりも先端側においてこれよりも細径に形成された脚長部１３とを備えている。加えて、絶縁碍子２のうち、大径部１１、中胴部１２、及び、大部分の脚長部１３は、主体金具３の内部に収容されている。また、中胴部１２と脚長部１３との連接部には段部１４が形成されており、当該段部１４にて絶縁碍子２が主体金具３に係止されている。
【００３４】
さらに、絶縁碍子２には、軸線ＣＬ１に沿って軸孔４が貫通形成されており、当該軸孔４の先端側には中心電極５が挿入、固定されている。当該中心電極５は、銅又は銅合金からなる内層５Ａと、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするＮｉ合金からなる外層５Ｂとにより構成されている。また、中心電極５は、全体として棒状（円柱状）をなし、その先端面が平坦に形成されるとともに、絶縁碍子２の先端から突出している。
【００３５】
加えて、中心電極５は、自身の先端部に、貴金属合金（例えば、白金合金やイリジウム合金等）からなる貴金属チップ３１を備えている。さらに、中心電極５の先端部は、自身の後端側部位と比較して若干小径に形成されており、軸孔４の先端側と中心電極５との間には、環状の空間であるサーモポケット部３０が形成されている。当該サーモポケット部３０により、中心電極５から主体金具３までの絶縁碍子２の表面に沿った距離や、中心電極５と絶縁碍子２の先端との間の距離を比較的大きくすることができる。このため、いわゆる横飛火等、絶縁碍子２の表面を這った異常な火花放電をより確実に防止できるようになっている。尚、前記サーモポケット部３０を設けない中心電極５の構成としてもよい。また、貴金属チップ３１を設けることなく、中心電極５を構成することとしてもよい。
【００３６】
加えて、図２に示すように、中心電極５は、自身の後端側において径方向外側に膨出形成された鍔部５Ｆと、当該鍔部５Ｆの先端から軸線ＣＬ１に沿って延びる略同一外径の本体部５Ｍとを備えている。本実施形態において、本体部５Ｍの最後端部の外径ＤＣは比較的小径（例えば、２．６ｍｍ以下）とされている。
【００３７】
図１に戻り、軸孔４の後端側には、絶縁碍子２の後端から突出した状態で、端子電極６が挿入、固定されている。
【００３８】
さらに、軸孔４の中心電極５と端子電極６との間には、円柱状の抵抗体７が配設されている。当該抵抗体７の両端部は、導電性のガラスシール層８，９を介して、中心電極５と端子電極６とにそれぞれ電気的に接続されている。
【００３９】
加えて、前記主体金具３は、低炭素鋼等の金属により筒状に形成されており、その外周面にはスパークプラグ１を内燃機関や燃料電池改質器等の燃焼装置に取付けるためのねじ部（雄ねじ部）１５が形成されている。また、ねじ部１５の後端側の外周面には、前記ねじ部１５より大径の座部１６が形成され、ねじ部１５後端のねじ首１７にはリング状のガスケット１８が嵌め込まれている。スパークプラグ１を前記燃焼装置に取付けた際には、ガスケット１８を介して前記座部１６が燃焼装置に対して圧接されるようになっている。加えて、主体金具３の後端側には、スパークプラグ１を燃焼装置に取付ける際にレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部１９が設けられるとともに、後端部において絶縁碍子２を保持するための加締め部２０が設けられている。
【００４０】
尚、本実施形態では、スパークプラグ１を燃焼装置に取付けた際に、当該燃焼装置とスパークプラグ１との接触面積を十分に確保すべく、軸線ＣＬ１方向に沿った、主体金具３の先端から座部１６までの距離ＭＬが１７．５ｍｍ以上とされている。
【００４１】
また、主体金具３の内周面には、軸線ＣＬ１側に向けて突出し、軸線ＣＬ１を中心として環状をなす環状突部２１が形成されている。そして、絶縁碍子２は、主体金具３の後端側から先端側に向かって挿入され、自身の段部１４が主体金具３の環状突部２１に係止された状態で、主体金具３の後端側の開口部を径方向内側に加締めること、つまり上記加締め部２０を形成することによって固定されている。尚、絶縁碍子２の段部１４と主体金具３の環状突部２１との間には、円環状の板パッキン２２が介在されている。これにより、燃焼室内の気密性を保持し、燃焼室内に晒される絶縁碍子２の脚長部１３と主体金具３の内周面との隙間に入り込む燃料ガスが外部に漏れないようになっている。
【００４２】
さらに、加締めによる密閉をより完全なものとするため、主体金具３の後端側においては、主体金具３と絶縁碍子２との間に環状のリング部材２３，２４が介在され、リング部材２３，２４間にはタルク（滑石）２５の粉末が充填されている。すなわち、主体金具３は、板パッキン２２、リング部材２３，２４及びタルク２５を介して絶縁碍子２を保持している。
【００４３】
また、主体金具３の先端部２６には、自身の略中間が曲げ返されて、その側面が中心電極５の先端部と対向する接地電極２７が接合されている。中心電極５に接合された貴金属チップ３１、及び、接地電極２７の先端部の間には火花放電間隙３３が形成されており、当該火花放電間隙３３において軸線ＣＬ１にほぼ沿った方向で気中にて火花放電が行われるようになっている。
【００４４】
加えて、図２に示すように、軸線ＣＬ１方向に沿った主体金具３の先端位置における、主体金具３の内径をＡ（ｍｍ）としたとき、８．０≦Ａ≦８．７とされている。
【００４５】
さらに、軸線ＣＬ１方向に沿った主体金具３の先端位置における絶縁碍子２（脚長部１３）の外径は、主体金具３の内径に対応して設定されており、本実施形態では、主体金具３の先端位置における絶縁碍子２の外径をＢ（ｍｍ）としたとき、０．４７２≦Ｂ／Ａ≦０．５７０（より好ましくは、０．４７２≦Ｂ／Ａ≦０．５４０）を満たすように構成されている。
【００４６】
さらに、主体金具３のうち前記環状突部２１よりも先端側に位置する先端側孔部２８は、略同一の内径とされている一方で、前記脚長部１３は、軸線ＣＬ１方向後端側に向けて徐々に拡径するテーパ状をなしている。但し、本実施形態では、主体金具３の先端から軸線ＣＬ１に沿って所定位置後端側において、主体金具３の内径に対する脚長部１３の外径の割合が過度に大きくならないように脚長部１３が形成されている。すなわち、軸線ＣＬ１に沿って主体金具３の先端から４ｍｍ後端側の位置における、主体金具３の内径をＣ（ｍｍ）とし、絶縁碍子２（脚長部１３）の外径をＤ（ｍｍ）としたとき、０．４７２≦Ｄ／Ｃ≦０．６６０を満たすように脚長部１３が形成されている。また、軸線ＣＬ１に沿って主体金具３の先端から４ｍｍを超えて後端側の位置においては、当該位置における脚長部１３の外径をＹ（ｍｍ）としたとき、Ｂ＜Ｙとされている。尚、主体金具３の内径Ｃは、８．０ｍｍ以上８．７ｍｍ以下とされている。
【００４７】
さらに、本実施形態においては、耐汚損性の向上を図るべく、軸線ＣＬ１方向に沿った脚長部１３の長さＫＬが比較的大きく（例えば、１５ｍｍ以上と）されている。
【００４８】
加えて、中心電極５の先端部は、主体金具３の先端から軸線ＣＬ１方向先端側へと突き出して配置されており、軸線ＣＬ１に沿った主体金具３の先端から中心電極５（貴金属チップ３１）の先端までの距離をＥ（ｍｍ）としたとき、２．０≦Ｅ≦５．０を満たすものとされている。
【００４９】
また、前記脚長部１３の後端部には、略同一の外径を有する円柱状の等径部１３Ａが形成されており、当該等径部１３Ａの外周面が、環状突部２１の内周面のうち軸線ＣＬ１に沿って延びる面に対して対向している。すなわち、軸線ＣＬ１を含む断面において、脚長部１３（等径部１３Ａ）のうち環状突部２１に対向する部位の外形線が、軸線ＣＬ１に沿って延びるものとされている。
【００５０】
さらに、前記等径部１３Ａは、環状突部２１に対して比較的接近するようにして構成されており、軸線ＣＬ１と直交する方向に沿った等径部１３Ａと環状突部２１との間の最短距離をＦ（ｍｍ）としたとき、Ｆ≦０．５とされている。
【００５１】
併せて、前記軸線ＣＬ１に沿った、絶縁碍子２の先端に対する中心電極５（貴金属チップ３１）の先端の突出長ＰＬが１．８ｍｍ以下とされている。
【００５２】
尚、図３に示すように、等径部１３Ａを設けることなく、脚長部５３を構成し、脚長部５３の基端部をテーパ状に形成することとしてもよい。
【００５３】
また、図４に示すように、中心電極５の本体部５Ｍの外周面と絶縁碍子２の内周面との間に、環状の隙間を設けることとしてもよい。この場合には、図５に示すように、中心電極５（本体部５Ｍ）の外径と絶縁碍子２の内径との径差ＤＳを０．０６ｍｍ以上（ＤＳ／２を０．０３ｍｍ以上）とすることが好ましい。
【００５４】
以上詳述したように、本実施形態によれば、主体金具３の先端位置における主体金具３の内径Ａ、及び、絶縁碍子２の外径Ｂ（ｍｍ）について、Ｂ／Ａ≦０．５７０を満たすとともに、軸線ＣＬ１に沿って主体金具３の先端から４ｍｍ後端側の位置における、主体金具３の内径Ｃ、及び、絶縁碍子２の外径Ｄ（ｍｍ）について、Ｄ／Ｃ≦０．６６０を満たすように構成されている。このため、特に加熱されやすい絶縁碍子２の先端部の受熱量を、主体金具３の内径の大きさ（つまり、主体金具３による絶縁碍子２の熱を引く性能）に応じた分に抑制することができる。
【００５５】
また、軸線ＣＬ１に沿って主体金具３の先端から４ｍｍを超えて後端側の位置における脚長部１３の外径Ｙについて、Ｂ＜Ｙを満たすように構成されている。すなわち、脚長部１３のうち絶縁碍子２の先端部の熱を引く経路に相当する部分が十分に大きな断面積を有するように構成されている。従って、絶縁碍子２の先端部の熱を主体金具３側へと効果的に伝導することができる。
【００５６】
さらに、主体金具３の先端における内径Ａについては、Ａ≦８．７を満たすように比較的小径とされている一方で、Ｂ／Ａ≦０．５７０を満たすことで主体金具３と絶縁碍子２（脚長部１３）との間に形成される空間の開口がある程度の大きさを有するように構成されている。このため、燃焼サイクルにおいては、前記空間（いわゆる、ガスボリューム）に対して高温の燃焼ガスと低温の新気とが交互に侵入するところ、燃焼ガス及び新気によって絶縁碍子２がバランスよく加熱・冷却されることとなる。その結果、絶縁碍子２の過熱をより確実に防止することができる。
【００５７】
以上のように、本実施形態によれば、Ａ≦８．７等を満たすことで絶縁碍子２の先端部の過熱を防止しつつ、Ｂ／Ａ≦０．５７０及びＤ／Ｃ≦０．６６０を満たすことで絶縁碍子２の先端部の受熱量を主体金具３の熱引き性能に応じた分に抑制することができ、さらに、Ｂ＜Ｙを満たすことで絶縁碍子２の先端部の熱を主体金具３側へと効果的に引くことができる。その結果、耐プレイグニッション性を飛躍的に向上させることができる。
【００５８】
また、本実施形態によれば、中心電極５と絶縁碍子２との間の径差を変更することなく、主体金具３と絶縁碍子２との径差等を変更することで、耐プレイグニッション性を向上させることができる。従って、中心電極５の熱膨張による絶縁碍子２の押し割れといった事態をより確実に防止できる。
【００５９】
さらに、０．４７２≦Ｂ／Ａ、及び、０．４７２≦Ｄ／Ｃを満たすように絶縁碍子２が構成されているため、絶縁碍子２において十分な耐電圧性能を確保することができる。
【００６０】
加えて、軸線ＣＬ１に沿った主体金具３の先端から中心電極５の先端までの距離Ｅ（ｍｍ）について、２．０≦Ｅ≦５．０とされている。そのため、着火性の向上が図られるとともに、上述した耐プレイグニッション性の向上効果が顕著に発揮されることとなる。
【００６１】
併せて、脚長部１３と環状突部２１との間の最短距離Ｆが０．５ｍｍ以下とされているため、絶縁碍子２（脚長部１３）から主体金具３へとより効率よく熱を伝導することができる。その結果、耐プレイグニッション性をより一層向上させることができる。
【００６２】
また、脚長部１３の基端部には等径部１３Ａが設けられており、脚長部１３のうち環状突部２１に対して接近する部位の表面積を増大させることができる。このため、脚長部１３から主体金具３へとよりスムーズに熱を伝導することができる。さらに、等径部１３Ａを設けることで、絶縁碍子２のうち段部１４と脚長部１３との境界部分又はその近傍部分が主体金具３に対して接触してしまうことを防止しつつ、前記最短距離Ｆをより小さなものとすることが可能となり、耐プレイグニッション性の更なる向上を図ることができる。
【００６３】
加えて、突出長ＰＬが１．８ｍｍ以下とされているため、中心電極５の受熱量を低減させることができ、絶縁碍子２における熱引き性能の低下を効果的に抑制することができる。その結果、耐プレイグニッション性をより一層向上させることができる。
【００６４】
また、中心電極５（本体部５Ｍ）の外径と絶縁碍子２の内径との径差ＤＳを０．０６ｍｍ以上と十分に大きく確保する場合には、中心電極５が熱膨張した場合であっても、中心電極５と絶縁碍子２との隙間を十分に維持することができる。そのため、中心電極５の熱膨張に伴う絶縁碍子２の破損をより確実に防止することができる。
【００６５】
尚、前記サーモポケット部３０を設けることで、異常放電の抑制を図ることができるものの、絶縁碍子２の先端部と中心電極５とが離間してしまうため、中心電極５を介した絶縁碍子２の熱引きが悪化してしまうことが懸念される。この点、本実施形態によれば、絶縁碍子２の先端部の受熱量が、主体金具３による絶縁碍子２の熱を引く性能に応じた分に抑制されており、中心電極５を介した熱引きが悪化してしまったとしても、絶縁碍子２の先端部における過熱をより確実に防止することができる。すなわち、絶縁碍子２及び主体金具３について、Ｂ／Ａ≦０．５７０やＤ／Ｃ≦０．６６０等を満たすことは、サーモポケット部３０を備えるプラグにおいて特に有効である。
【００６６】
次に、上記実施形態によって奏される作用効果を確認すべく、軸線に沿った脚長部の長さＫＬを１１ｍｍ又は１５ｍｍとするとともに、中心電極先端部の外径ＤＣを２．１ｍｍ又は２．６ｍｍとした上で、主体金具の先端位置における、主体金具の内径Ａ（ｍｍ）に対する絶縁碍子の外径Ｂ（ｍｍ）の割合（Ｂ／Ａ）を種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて、ＪＩＳ  Ｄ１６０６に基づくプレイグニッション試験を行った。プレイグニッション試験の概要は次の通りである。すなわち、各サンプルを排気量１．６Ｌ、４気筒ＤＯＨＣエンジンに取付けた上で、点火時期を正規の点火時期から所定角度ずつ進角させた状態で、各点火時期ごとに２分間運転を継続させた。そして、サンプルに印加される電流の波形に基づいて、プレイグニッションが発生した点火時期（プレイグニッション発生進角）を特定した。尚、プレイグニッション発生進角が大きいほど、プレイグニッションが発生しにくい、すなわち耐プレイグニッション性に優れることを意味する。
【００６７】
図６に、脚長部の長さＫＬを１１ｍｍ、中心電極先端部の外径ＤＣを２．６ｍｍとしたサンプルにおけるプレイグニッション試験の試験結果を示す。また、図７に、脚長部の長さＫＬを１５ｍｍとし、前記外径ＤＣを２．６ｍｍとしたサンプルの試験結果を三角で示し、脚長部の長さＫＬを１５ｍｍとし、前記外径ＤＣを２．１ｍｍとしたサンプルの試験結果を四角で示す。尚、脚長部が長かったり、中心電極先端部の外径が小さかったりするほど、絶縁碍子先端部の熱を引きにくくなるため、耐プレイグニッション性の面で不利になりやすい。また、各サンプルともに主体金具の内径Ａを８．４ｍｍとし、絶縁碍子の外径Ｂを変更することで、Ｂ／Ａの値を変更した。さらに、軸線に沿って主体金具の先端から４ｍｍ後端側の位置における、主体金具の内径Ｃ（ｍｍ）に対する絶縁碍子の外径Ｄ（ｍｍ）の割合（Ｄ／Ｃ）を６６％以下とした。加えて、以下の試験においては、各サンプルともに、中心電極と軸孔の先端部との間にサーモポケット部を設けた。また、外径ＤＣを２．６ｍｍとしたサンプルにおいては、中心電極のうちサーモポケット部に対応する部位の外径を２．５ｍｍとし、外径ＤＣを２．１ｍｍとしたサンプルにおいては、中心電極のうちサーモポケット部に対応する部位の外径を２．０ｍｍとした。
【００６８】
さらに、前記Ｄ／Ｃを種々変更したサンプルを作製し、各サンプルについて上述のプレイグニッション試験を行った。図８に、脚長部の長さＫＬを１１ｍｍ、中心電極先端部の外径ＤＣを２．６ｍｍとしたサンプルにおける試験結果を示す。また、図９に、脚長部の長さＫＬを１５ｍｍとし、中心電極先端部の外径ＤＣを２．６ｍｍとしたサンプルの試験結果を三角で示し、脚長部の長さＫＬを１５ｍｍとし、中心電極先端部の外径ＤＣを２．１ｍｍとしたサンプルの試験結果を四角で示す。尚、当該試験においては、各サンプルともに、主体金具の内径Ａを８．４ｍｍとし、Ｂ／Ａを５３．３％とした。
【００６９】
併せて、Ｂ／Ａを５７．０％、Ｄ／Ｃを６６．０％、又は、Ｂ／Ａを５３．３％、Ｄ／Ｃを６３．８％としつつ、主体金具の先端部の内径Ａを種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて上述のプレイグニッション試験を行った。図１０に、Ｂ／Ａを５７．０％、Ｄ／Ｃを６６．０％としたサンプルの試験結果を丸印で示し、Ｂ／Ａを５３．３％、Ｄ／Ｃを６３．８％としたサンプルの試験結果を三角で示す。尚、各サンプルともに脚長部の長さＫＬを１５ｍｍとし、中心電極先端部の外形ＤＣを２．６ｍｍとした。
【００７０】
図６〜１０に示すように、Ｂ／Ａを５７．０％以下、Ｄ／Ｃを６６．０％以下としつつ、主体金具の先端部の内径Ａを８．７ｍｍ以下としたサンプルは、プレイグニッション発生進角が比較的大きなものとなり、優れた耐プレイグニッション性を有することが分かった。これは、内径Ａを８．７ｍｍ以下等としたことで、主体金具と脚長部との間の空間に侵入する燃焼ガスと新気とにより絶縁碍子がバランスよく加熱・冷却され、絶縁碍子先端部の過熱が抑制されたこと、及び、Ｂ／Ａを５７．０％以下、Ｄ／Ｃを６６．０％以下としたことで、絶縁碍子先端部における受熱量が主体金具による熱引き性能に応じた分に抑制されたことに起因すると考えられる。
【００７１】
また、図６及び図７に示すように、Ｂ／Ａを５４．０％以下とすることで、より一層優れた耐プレイグニッション性を実現できることが確認された。
【００７２】
次いで、図１１に示すように、絶縁碍子の先端部に、先端から後端側に向けて延びる一定外径のストレート部を設けるとともに、当該ストレート部の軸線方向に沿った長さ（ストレート長）ＳＬを種々変更したスパークプラグのサンプルを作製し、各サンプルについて上述のプレイグニッション試験を行った。ここで、絶縁碍子の先端部にストレート部を設けなかった（テーパ状に形成した）サンプルにおけるプレイグニッション試験の試験結果を基準として、当該基準と同等以上の試験結果が得られたサンプルは「○」の評価を下すこととした。一方で、前記基準よりも耐プレイグニッション性に劣っていたサンプルは「×」の評価を下すこととした。表１に、当該試験の試験結果を示す。尚、各サンプルともに、軸線に沿った主体金具の先端に対する絶縁碍子の先端の突き出し量を１．５ｍｍとし、主体金具の先端部の内径Ａを８．４ｍｍとした。さらに、絶縁碍子のうちストレート部より後端側の部位を後端側に向けて徐々に拡径するテーパ状とした。また、基準となるサンプルにおいては、Ｂ／Ａを５３．３％、Ｄ／Ｃを６３．８％とし、他のサンプルについては、Ｂ／Ａ≦５７．０％、及び、Ｄ／Ｃ≦６６．０％を満たすように構成した。
【００７３】
【表１】
2011118087.tif 000026
【００７４】
表１に示すように、ストレート長ＳＬを５．５ｍｍ超としたサンプル、換言すれば、ストレート部の長さを主体金具の先端から後端側に向けて４ｍｍ超としたサンプルは、Ｂ／ＡやＤ／Ｃを上記所定の数値範囲としたことによる効果が十分に得られないことが明らかとなった。これは、脚長部の基端側部位のボリュームが減少したため、脚長部を介して絶縁碍子の先端部の熱を主体金具側へと伝導することが難しくなってしまったためであると考えられる。
【００７５】
これに対して、ストレート長ＳＬを５．５ｍｍ以下としたサンプル、換言すれば、絶縁碍子のうち主体金具の先端から後端側に向けて４ｍｍを超えた部位が、主体金具の先端位置における絶縁碍子の外径Ｂ（ｍｍ）よりも拡径されたサンプルは、Ｂ／ＡやＤ／Ｃ等を上記所定の数値範囲としたことによる効果が十分に発揮されることが分かった。
【００７６】
以上の試験結果を総合的に勘案して、主体金具の先端位置における、主体金具の内径をＡ（ｍｍ）とし、絶縁碍子の外径をＢ（ｍｍ）とし、軸線に沿って主体金具の先端から４ｍｍ後端側の位置における、主体金具の内径をＣ（ｍｍ）とし、絶縁碍子の外径をＤ（ｍｍ）とし、軸線に沿って主体金具の先端から４ｍｍを超えて後端側の位置における、絶縁碍子（脚長部）の外径をＹ（ｍｍ）としたとき、Ｂ／Ａ≦０．５７０（５７．０％）、Ｄ／Ｃ≦０．６６０（６６．０％）、Ｂ＜Ｙ、及び、Ａ≦８．７を満たすことで、非常に優れた耐プレイグニッション性を実現できるといえる。
【００７７】
また、耐プレイグニッション性のより一層の向上を図るという観点からは、Ｂ／Ａ≦０．５４０を満たすように構成することがより好ましいといえる。
【００７８】
次に、脚長部の長さＫＬを１１ｍｍ又は１５ｍｍとした上で、Ｂ／Ａの値を種々変更した絶縁碍子のサンプルを作製し、各サンプルについて耐電圧試験を行った。耐電圧試験の概要は次の通りである。すなわち、図１２に示すように、所定のケースＣＡに絶縁油ＩＯを満たすとともに、アースに接続されたリングＲＧを前記絶縁油ＩＯ中に配置した。そして、高電圧印加用の電極棒ＥＳをサンプルの軸孔に挿通した上で、サンプルのうち主体金具の先端に対応する部位の外周とリングＲＧの内周とが対向するようにしてサンプルを配置した。その上で、前記電極棒ＥＳに対して２０ｋＶの高電圧を印加し、サンプルに放電による貫通が発生するか否かを確認した。ここで、貫通が発生しなかったサンプルは、耐電圧性能に優れるとして「○」の評価を下し、一方で、貫通が発生したサンプルは、耐電圧性能に劣るとして「×」の評価を下すこととした。表２に、脚長部の長さＫＬを１１ｍｍとしたサンプルの試験結果を示し、表３に、脚長部の長さＫＬを１５ｍｍとしたサンプルの試験結果を示す。尚、各サンプルともに、先端部の外径ＤＣを２．６ｍｍとした中心電極をほぼ隙間なく挿設可能な軸孔を有するとともに、内径Ａを８．４ｍｍとした主体金具に対して挿通可能な外形形状とした。
【００７９】
【表２】
2011118087.tif 000027
【００８０】
【表３】
2011118087.tif 000028
【００８１】
表２及び表３に示すように、脚長部の長さに関わらず、Ｂ／Ａを４７．２％以上としたサンプルは、貫通が発生することなく、優れた耐電圧性能を有することが明らかとなった。これは、Ｂ／Ａを４７．２％以上としたことで、絶縁体の肉厚を十分に確保できたことによると考えられる。
【００８２】
以上の試験結果より、耐電圧性能の向上を図るべく、０．４７２≦Ｂ／Ａを満たすように構成することが好ましいといえる。また、上記試験結果より、主体金具の内径Ｃ、及び、絶縁碍子の外径Ｄについても、０．４７２≦Ｄ／Ｃを満たすことが好ましいといえる。
【００８３】
次に、Ｂ／Ａを５７．０％、５３．３％、又は、５１．３％とした上で、軸線に沿った主体金具の先端から中心電極の先端までの距離Ｅを種々変更したスパークプラグのサンプル（発明品サンプル）と、Ｂ／Ａを６０．７％とした上で、前記距離Ｅを種々変更したスパークプラグのサンプル（従来品サンプル）とについて、上述のプレイグニッション試験を行った。そして、発明品サンプルにおけるプレイグニッション発生進角から従来品サンプルにおけるプレイグニッション発生進角を減算した値（進角向上値）を、各距離Ｅごとに算出した。図１３に、当該試験の試験結果を示す。尚、図１３においては、Ｂ／Ａを５７．０％としたサンプルにおける進角向上値を丸印で示し、Ｂ／Ａを５３．３％としたサンプルにおける進角向上値を三角で示し、Ｂ／Ａを５１．３％としたサンプルにおける進角向上値を四角で示す。また、各サンプルともに、主体金具の先端の内径Ａを８．４ｍｍとし、絶縁碍子の先端に対する中心電極の先端の突き出し量を１．５ｍｍとした。加えて、少なくとも発明品サンプルについては、Ｄ／Ｃ≦０．６６０を満たすものとした。
【００８４】
図１３に示すように、各発明品サンプルともに、従来品サンプルに比べて優れた耐プレイグニッション性を有していたものの、距離Ｅを２．０ｍｍ未満としたり、５．０ｍｍ超としたサンプルは、Ｂ／Ａを５７．０％以下としたこと等による耐プレイグニッション性の向上効果が比較的小さいことが分かった。これは、距離Ｅを２．０ｍｍ未満とした場合には、絶縁碍子の先端部がさほど加熱されないことから、従来品サンプルであってもある程度の耐プレイグニッション性を有していたこと、また、距離Ｅが５．０ｍｍよりも大きい場合には、中心電極が極端に加熱されたため、中心電極による絶縁碍子の熱引きが悪化してしまったことによると考えられる。
【００８５】
これに対して、距離Ｅを２．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下としたサンプルは、Ｂ／Ａ≦０．５７０やＤ／Ｃ≦０．６６０等を満たすことによる耐プレイグニッション性の向上効果がより顕著に発揮されることが明らかとなった。
【００８６】
以上の試験結果より、２．０ｍｍ≦Ｅ≦５．０ｍｍを満たすスパークプラグにおいて、Ｂ／Ａ≦０．５７０やＤ／Ｃ≦０．６６０等を満たすことが、耐プレイグニッション性の向上を図るという面で特に効果的であるといえる。
【００８７】
次いで、脚長部の基端部に等径部を設け、脚長部のうち前記環状突部に対向する部位の外形線を軸線に沿って延びるように構成したスパークプラグのサンプル（ストレート状サンプル）と、脚長部の基端部に等径部を設けることなく、後端側に向けて拡径するテーパ状に構成したスパークプラグのサンプル（テーパ状サンプル）とについて、軸線と直交する方向に沿った脚長部と環状突部との間の最短距離Ｆ（ｍｍ）を種々変更したものを作製し、各サンプルについて上述のプレイグニッション試験を行った。そして、各サンプルにおけるプレイグニッション発生進角から、最短距離Ｆを０．４５ｍｍとしたテーパ状サンプルにおけるプレイグニッション発生進角を減算した値（進角変動値）を、各サンプルごとに算出した。図１４に、当該試験の試験結果を示す。尚、図１４においては、ストレート状サンプルの試験結果を丸印で示し、テーパ状サンプルの試験結果を三角で示す。また、各サンプルともに、主体金具の先端の内径Ａを８．４ｍｍとし、中心電極の先端部の外径ＤＣを２．６ｍｍとした。さらに、Ｂ／Ａを５３．３％とし、Ｄ／Ｃを６３．８％とした。
【００８８】
図１４に示すように、最短距離Ｆを小さくするにつれて、耐プレイグニッション性のより一層の向上が図られ、特に最短距離Ｆを０．５ｍｍ以下とすることで、耐プレイグニッション性の向上効果が顕著に発揮されることが明らかとなった。
【００８９】
また、テーパ状サンプルに比べて、ストレート状サンプルは、一層優れた耐プレイグニッション性を実現可能であることが確認された。これは、脚長部の基端部表面において、環状突部に接近する部分が増加したため、絶縁碍子の熱が主体金具側へとよりスムーズに伝導されたためであると考えられる。
【００９０】
以上の試験結果より、耐プレイグニッション性のより一層の向上を図るべく、脚長部の基端部に等径部を設けるとともに、前記最短距離Ｆを０．５ｍｍ以下とすることが好ましいといえる。
【００９１】
次に、軸線に沿った主体金具の先端から火花放電間隙の中心までの距離（発火位置距離）を３ｍｍ、又は、５ｍｍとした上で、軸線に沿った絶縁碍子の先端に対する中心電極の先端の突出長ＰＬを種々変更したスパークプラグのサンプルを作製した。そして、突出長ＰＬを１．０ｍｍとしたときに中心電極の先端が９００℃となる条件でサンプルの先端部を加熱した際における、絶縁碍子の先端部の温度をＦＥＭ（有限要素法）により解析した。図１５に、突出長ＰＬと絶縁碍子の先端部の温度との関係を表すグラフを示す。尚、図１５においては、発火位置距離を３ｍｍとしたサンプルの結果を丸印で示し、発火位置距離を５ｍｍとしたサンプルの結果を三角で示す。また、各サンプルともに、ねじ部のねじ径をＭ１４とした。
【００９２】
図１５に示すように、突出長ＰＬを１．８ｍｍよりも大きくしたサンプルは、絶縁碍子の先端部の温度が急激に増大してしまい、耐プレイグニッション性に比較的劣ることが確認された。
【００９３】
これに対して、突出長ＰＬを１．８ｍｍ以下としたサンプルは、絶縁碍子の温度上昇が抑制され、耐プレイグニッション性に優れることが明らかとなった。これは、突出長ＰＬを１．８ｍｍ以下としたことで、中心電極の受熱量が低減され、ひいては絶縁碍子における熱引き性能の低下が抑制されたことに起因すると考えられる。
【００９４】
上記試験の結果より、耐プレイグニッション性の更なる向上を図るという観点から、突出長ＰＬを１．８ｍｍ以下とすることが好ましいといえる。
【００９５】
次いで、Ｂ／Ａを０．４７２、又は、０．５７０とした上で、中心電極（本体部）の外径と絶縁碍子の内径との径差ＤＳを種々変更したスパークプラグのサンプルを作製した。そして、中心電極の先端が１０００℃となる条件で（すなわち、中心電極が著しく過熱される条件で）各サンプルの先端部を加熱した際における、絶縁碍子に発生する応力をＦＥＭにより解析した。図１６に、径差ＤＳと絶縁碍子に発生する応力との関係を表すグラフを示す。尚、図１６においては、Ｂ／Ａを０．４７２としたサンプルの結果を丸印で示し、Ｂ／Ａを０．５７０としたサンプルの結果を四角で示す。また、各サンプルともに、ねじ部のねじ径をＭ１４とし、絶縁碍子の外周形状を同一とした。
【００９６】
図１６に示すように、径差ＤＳを０．０６ｍｍ以上としたサンプルは、中心電極を極めて高温に加熱した場合であっても、絶縁碍子に応力が発生しない、つまり、中心電極と絶縁碍子とが接触しないことが明らかとなった。
【００９７】
上記試験の結果より、中心電極の熱膨張に伴う絶縁碍子の破損をより確実に防止するためには、径差ＤＳを０．０６ｍｍ以上とすることが好ましいといえる。
【００９８】
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
【００９９】
（ａ）上記実施形態では、貴金属チップ３１と接地電極２７の先端部との間に火花放電間隙３３が形成されているが、図１７（ａ）に示すように、貴金属チップ３１を設けることなく、中心電極５の先端部と接地電極２７との間に火花放電間隙３３を形成することとしてもよい。また、図１７（ｂ）に示すように、中心電極５に貴金属チップ３１を設けるとともに、接地電極２７に貴金属チップ３２を設け、両貴金属チップ３１，３２間に火花放電間隙３３を形成することとしてもよい。
【０１００】
さらに、図１８（ａ）に示すように、接地電極２７の最先端部に貴金属チップ３２を設けることとしてもよい。この場合には、接地電極２７による火炎の成長阻害が抑制され、火炎伝播性の向上を図ることができる。また、図１８（ｂ）に示すように、貴金属チップ３２と接地電極２７との間の線膨張係数を有する台座３５を介して、貴金属チップ３２を接地電極２７に対して接合することとしてもよい。台座３５を設けた場合には、当該台座３５により接地電極２７と貴金属チップ３２との間の熱膨張の差を吸収することができるため、貴金属チップ３２の接合強度を向上させることができる。加えて、接地電極２７の先端部を、自身の先端側に向けて幅の狭くなる形状としてもよい。この場合には、火炎伝播性の向上を図ることができる。
【０１０１】
また、図１９（ａ）に示すように、中心電極５（貴金属チップ３１）及び絶縁碍子２を軸線ＣＬ１方向先端側へとより突き出して配置するとともに、接地電極２７の先端面及び側面の双方から突出するようにして貴金属チップ４２を設け、当該貴金属チップ４２と中心電極５（貴金属チップ３１）との間で軸線ＣＬ１と直交する方向にほぼ沿って火花放電が行われるように構成することしてもよい。また、図１９（ｂ）に示すように、中心電極５（貴金属チップ３１）や絶縁碍子２を軸線ＣＬ１方向先端側へとより突き出して配置するとともに、接地電極２７の先端面及び側面の双方から突出するようにして設けられた貴金属チップ４２と中心電極５（貴金属チップ３１）との間で軸線ＣＬ１にほぼ沿って火花放電が行われるように構成することとしてもよい。本発明によれば耐プレイグニッション性の向上を図ることができるため、このように中心電極５や絶縁碍子２を軸線ＣＬ１方向先端側へとより突き出すことができ、また、中心電極５を突き出すことで着火性の向上を図ることができる。さらに、図１９（ｂ）に示すように、接地電極２７の側面同士の間に面取り部６３を設けることとしてもよい。面取り部６３を設けた場合には、接地電極２７を回りこんだ形で火花放電間隙３３に対して混合気が流入しやすくなり、着火性の更なる向上を図ることができる。
【０１０２】
尚、中心電極５を軸線ＣＬ１方向先端側へと突き出した際には、接地電極２７を軸線ＣＬ１方向先端側へとより突き出す必要が生じ得る。ところが、接地電極２７を突き出して配置した際には、接地電極２７がより加熱されることとなり、ひいては接地電極２７に接合された貴金属チップ４２における耐消耗性が低下してしまうおそれがある。そこで、接地電極２７を軸線ＣＬ１方向先端側へと突き出して配置した際には、接地電極２７の内部に熱伝導性に優れる金属材料からなる内層を設けることとしてもよい。この場合には、内層を介して貴金属チップ４２の熱を主体金具３側へと効率よく伝導させることができ、貴金属チップ４２における耐消耗性の低下を効果的に抑制することができる。
【０１０３】
（ｂ）上記実施形態では特に言及していないが、図２０（ａ）に示すように、主体金具３の先端面と内周面との間にテーパ部６１を設けることとしてもよい。また、図２０（ｂ）に示すように、テーパ部６１に代えて、主体金具３の先端面と内周面との間に軸線ＣＬ１側に向けて凸な湾曲面部６２を設けることとしてもよい。この場合には、主体金具３の外径Ａが８．７ｍｍ以下と比較的小径とされ、主体金具３の先端と中心電極５との間における絶縁碍子２の表面を沿った異常放電（いわゆる横飛火）の発生がより懸念される構成であっても、異常放電の発生をより確実に防止することができる。尚、テーパ部６１や湾曲面部６２を設けた場合において、「主体金具３の内径Ａ」とあるのは、主体金具３の内周面を軸線ＣＬ１方向先端側に延長した仮想面Ｖ１と、主体金具３の先端面を軸線ＣＬ１側に延長した仮想面Ｖ２とが交わってなる円の内径をいう。
【０１０４】
（ｃ）上記実施形態では、主体金具３の先端部２６に、接地電極２７が接合される場合について具体化しているが、主体金具の一部（又は、主体金具に予め溶接してある先端金具の一部）を削り出すようにして接地電極を形成する場合についても適用可能である（例えば、特開２００６−２３６９０６号公報等）。
【０１０５】
（ｄ）上記実施形態では、工具係合部１９は断面六角形状とされているが、工具係合部１９の形状に関しては、このような形状に限定されるものではない。例えば、Ｂｉ−ＨＥＸ（変形１２角）形状〔ＩＳＯ２２９７７：２００５（Ｅ）〕等とされていてもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１…スパークプラグ
２…絶縁碍子（絶縁体）
３…主体金具
５…中心電極
５Ｆ…鍔部
１３…脚長部
１４…段部
１５…ねじ部
１６…座部
２１…環状突部
２７…接地電極
ＣＬ１…軸線
【国際調査報告】
2011118087.tif 000029
2011118087.tif 000030
2011118087.tif 000031